ESO方法刪除率研究及飛輪多目標(biāo)結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、ESO方法刪除率研究及飛輪多目標(biāo)結(jié)構(gòu)優(yōu)化重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)學(xué)位）學(xué)生姓名：羅靜指導(dǎo)教師：張大可副教授專業(yè)：機械設(shè)計及理論學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)機械工程學(xué)院二O一四年五月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展對結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能和經(jīng)濟性提出了越來越高的要求。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計正是這樣一個迅速發(fā)展的設(shè)計領(lǐng)域。結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法使得設(shè)計人員可進行主動、創(chuàng)造性的設(shè)計，而結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化則是后續(xù)的形狀、尺寸優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)。飛輪回轉(zhuǎn)體是一類重要的

2、蓄能調(diào)節(jié)速度波動的機械零件結(jié)構(gòu)，因此本文在前人研究基礎(chǔ)上對飛輪的拓?fù)湓O(shè)計進一步完善，對飛輪進行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計，不僅考慮結(jié)構(gòu)的剛度，強度，還要求結(jié)構(gòu)能具有較大的轉(zhuǎn)動慣量，較小的質(zhì)量。多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計對于工程實際應(yīng)用有較大價值。對于此飛輪多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化問題，本文采用全局準(zhǔn)則法和集合分層、乘除、主目標(biāo)法的混合法，并將兩種方法得到的飛輪拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果進行對比。采用全局準(zhǔn)則法中，構(gòu)造了基于全局準(zhǔn)則方法的飛輪漸進結(jié)構(gòu)優(yōu)化單元靈敏度，并提出一種新的單元靈

3、敏度過濾方法，最后得到了較好的飛輪優(yōu)化結(jié)果，證明了全局準(zhǔn)則應(yīng)用于ESO多目標(biāo)優(yōu)化中的有效性；在混合法中，采用分層優(yōu)化方法，第一層目標(biāo)考慮飛輪質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量，采用乘除法，設(shè)計了變厚度飛輪，第二層目標(biāo)考慮飛輪的剛度以及強度，采用主要目標(biāo)法，將剛度設(shè)置為主要目標(biāo)，飛輪強度設(shè)置為約束條件，在第一層變厚度飛輪的基礎(chǔ)上采用ESO方法進行飛輪優(yōu)化設(shè)計，最后得到了較好的飛輪優(yōu)化結(jié)果，證明了此方法應(yīng)用于ESO多目標(biāo)優(yōu)化中的有效性。此外，針對ESO方法中刪

4、除率和進化率的取值存在隨意性，各個研究者根據(jù)自己的經(jīng)驗取值，沒有一定的數(shù)學(xué)理論依據(jù)，本文將漸進結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面的專家學(xué)者對刪除率和進化率的取值進行了一個整理統(tǒng)計歸納，并在刪除率統(tǒng)計歸納的基礎(chǔ)上構(gòu)造了權(quán)重法綜合所有專家的意見確定刪除率取值，意在分散和減少設(shè)計者個人取值的主觀誤差，使得取值的確定更加科學(xué)合理，然而結(jié)果并不理想。因而最針對對于初始滿設(shè)計區(qū)域，合理的刪除策略為隨著迭代的進行，隨著應(yīng)力趨于均布，單元刪除數(shù)量應(yīng)該逐漸減少。本文提出一種根

5、據(jù)結(jié)構(gòu)當(dāng)前應(yīng)力狀態(tài)而動態(tài)變化的更簡單動態(tài)單元刪除率，使得隨著迭代的進行單元的刪除數(shù)量逐漸減少，使刪除率能夠隨優(yōu)化過程中的相關(guān)信息進行調(diào)整，從而可以更有效地改善優(yōu)化求解過程。方法中基于數(shù)理統(tǒng)計中標(biāo)準(zhǔn)差概念使用了新的判斷結(jié)構(gòu)應(yīng)力均勻性的指標(biāo)，并由其判斷結(jié)構(gòu)應(yīng)力均勻程度。通過典型算例的分析，這種漸進優(yōu)化方法具有收斂快，結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)變化平穩(wěn)的特點。并將此動態(tài)刪除率應(yīng)用于飛輪多目標(biāo)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化中。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：漸進結(jié)構(gòu)優(yōu)化，飛輪，多目標(biāo)優(yōu)化，刪