基于減基法的結構快速設計方法及其應用.pdf

1、數值模擬技術是現(xiàn)代產品設計方法的重要組成部分，其提高設計質量、減少周期的優(yōu)勢明顯，已經成為人們定量研究復雜工程對象的必要手段。然而若實際工程結構的有限元模型規(guī)模較大時，單次計算將耗費大量時間。在對結構進行優(yōu)化設計時，此類問題會更加突出，因此，在保證必要求解精度的前提下，提高計算速度對結構設計具有重要意義。為了解決這一問題，國內外學者提出了多種快速計算方法，取得了諸多成果，減基法與有限元法相結合的混合算法屬于其中一種。目前該算法仍停留在理

2、論層面，與解決實際工程問題仍有一定距離。本文首先對靜力學及模態(tài)動力學減基混合算法進行研究，并將其應用到結構的設計中。然后以某礦用車車架為例，將靜力學減基混合算法應用到大規(guī)模結構快速計算問題中，主要工作如下：
　　1.針對結構優(yōu)化計算效率較低的問題，采用一種快速設計方法提高其單次計算效率，該方法將減基法與靜力學和模態(tài)動力學結合，形成減基混合算法。在保證計算精度的前提下，計算結構的多種典型工況。該混合算法通過構建特定工況下的解空間將原

3、大規(guī)模計算問題轉變?yōu)樾∫?guī)模問題，而后在典型工況對應的小規(guī)模問題基礎上，利用優(yōu)化算法對結構進行優(yōu)化設計。以空間梁單元車架為研究對象，計算結構在典型工況下的響應。結果表明基于減基混合算法的空間梁單元結構可以得到合理的優(yōu)化結果，并且整個優(yōu)化過程節(jié)約了大量時間。
　　2.將該減基混合算法應用到混合殼結構有限元模型，提出了基于參數敏感性分析的減基混合算法，以驗證減基混合算法在結構設計中的應用潛力。將減基混合算法同設計參數敏感性分析結合，實現(xiàn)

4、設計參數部分顯式化，以解決減基混合算法處理后得到的無參矩陣過多所造成的內存不足的問題，提高計算效率?；诿舾行苑治龅臏p基混合算法實現(xiàn)了在大規(guī)模問題上的應用，既保證了計算精度，同時又縮短單次計算耗時。研究表明，本方法能得到精度較好的計算結果，并且縮短了單次計算消耗的時間，同時節(jié)約了內存空間，提高了計算效率。
　　減基法與有限元法相結合的減基混合算法適用于結構的優(yōu)化設計中?？梢岳迷撍惴焖儆嬎愣喾N典型工況以提高優(yōu)化計算效率。將減基混