机械优化设计-概述.pdfVIP

机械优化设计 机械工程及自动化学院机械设计系 于潇雁 教材及参考书 教材： 孙靖民，机械优化设计（第四版），机械工业出版 社，2003 。 参考书： 陈秀宁,机械优化设计.浙江大学出版社,1991 刘惟信、孟嗣宗，机械最优化设计，清华大 学出版社， 1986 授课内容 授课内容 • 绪论 • 机械优化设计的基本问题 • 优化设计的理论与数学基础 • 一维优化方法 • 无约束优化方法 • 约束优化方法 • 多目标优化方法 • 机械优化设计应用实例 绪 论 • 优化设计是近代一门较新的学科。随着计 算机技术的发展，在工程设计理论以及设 计技术方面出现了某些新的领域和新的设 计方法，最优化技术就是一种新的现代设 计方法。 • 工程设计目标：得到最优的设计方案，即 所设计的产品具有最好的使用性能而消耗 的时间和物质又最少，成本最低，总的愿 望是要获得最佳的经济效益和社会效益。 科技发展 要求产品 结构最紧凑 用料最省 成本最低 工作性能最好 技术经济效果最佳 优化设计(optimal design)是现代设计方法的一 种，随着计算机技术的广泛应用和工业迅速发展需 求而建立起来的学科 最优化技术是在60年代发展起来的，它 建立在近代数学、最优化方法和计算机程序 设计的基础上，已成为解决复杂问题的一种 有效工具。并成为计算机辅助设计应用中的 一个重要方面。 优化设计是属于创新设计，它使设计工 作从过去的完全经验设计及类比设计中解放 出来，从理论上建立设计对象的优化数学模 型，按现代的设计方法进行计算，设计出符 合人为要求的新产品。创新的设计可能是零 件、部件、整机以及各行业的工程。 • 优化设计提供了一次设计成功的基础。所 谓“一次设计”指的是最优方案，而又不需 要反复地试用、试验及改进，这样的创新 设计，其方案又是最优的。 • 在50年代以前处理优化问题的数学方法是 用古典的微分法和变分法。给近代的优化 方法奠定了坚实的理论基础 • 第二次世界大战期间，由于军事上的需要 产生了运筹学。其中的数学规划部分，包 括线性规划、非线性规划以及动态规划 等，从理论和实践上充实和加强了最优化 技术的基础与功能。 • 优化问题也称线性、非线性规划问题。 • 60年代以后，由于计算机的出现更加促使 优化方法的理论和技术得到蓬勃的发展， 便其在许多技术领域中得到广泛的应用。 • 优化方法在机械设计中有着广泛的应用， 构成了机械优化设计体系。 机械优化设计体系 • 机械设计领域涉及的面很宽，如机械 结构设计、零件设计、部件设计以及 整机等产品设计 。 • 考虑的方面也很多，如结构组成与分 析、机构运动学及动力学等问题。 • 优化设计工作包含三个内容: – 建立优化数学模型。 – 选取优化方法。 – 用计算机进行求解。 现举两个简单的最优化实例来 引出和说明优化设计问题 1.有一块边长为6m正方形铝板,四角截去相等 的边长为x的方块并折转,造一个无盖的箱子, 问如何截法(x取何值)才能获得最大容积的箱 子. 结构总体积: V x 6 =−2 x 2