結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計基本概念

　　結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計在給定約束條件下，按某種目標(biāo)(如重量最輕、成本最低、剛度最大等)求出最好的設(shè)計方案，曾稱為結(jié)構(gòu)最佳設(shè)計或結(jié)構(gòu)最優(yōu)設(shè)計，相對于“結(jié)構(gòu)分析”而言，又稱“結(jié)構(gòu)綜合”；如以結(jié)構(gòu)的重量最小為目標(biāo)，則稱為最小重量設(shè)計。那么，結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基本概念是什么呢？一起和贏在威客網(wǎng)小編看看吧。

　　基本概念

　　1．結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型

　　結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計可定義為：對于已知的給定參數(shù)，求出滿足全部約束條件并使目標(biāo)函數(shù)取最小值的設(shè)計變量的解。

　　2．設(shè)計變量

　　設(shè)計變量指在設(shè)計過程中所要選擇的描述結(jié)構(gòu)特性的量，它的數(shù)值是可變的。設(shè)計變量可以是各個構(gòu)件的截面尺寸、面積、慣性矩等設(shè)計截面的幾何參數(shù)，也可以是柱的高度、梁的間距、拱的矢高和節(jié)點坐標(biāo)等結(jié)構(gòu)總體的幾何參數(shù)。設(shè)計變量通常有連續(xù)設(shè)計變量和離散設(shè)計變量兩種類型。

　?。?）連續(xù)設(shè)計變量。這類變量在優(yōu)化過程中是連續(xù)變化的，如拱的矢高和節(jié)點坐標(biāo)等。

　　（2）離散設(shè)計變量。這類變量在優(yōu)化中是跳躍式變化的，如可供選用的型鋼的截面面積和鋼筋的直徑都是不連續(xù)的。

　　3．目標(biāo)函數(shù)

　　目標(biāo)函數(shù)是用來衡量設(shè)計好壞的指標(biāo)。采用何種指標(biāo)來反映設(shè)計好壞與結(jié)構(gòu)本身的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性有關(guān)。通常采用的目標(biāo)函數(shù)有：結(jié)構(gòu)重量、結(jié)構(gòu)體積、結(jié)構(gòu)造價三種。

　　4．約束條件


　　結(jié)構(gòu)優(yōu)化的約束條件一般有幾何約束條件和性態(tài)約束條件兩種。

　　（1）幾何約束條件。即在幾何尺寸方面對設(shè)計變量加以限制。如工字型截面的腹板和翼緣的最小厚度限制。

　　（2）性態(tài)約束條件。即對結(jié)構(gòu)的工作性態(tài)所施加的一些限制。如構(gòu)件的強(qiáng)度、穩(wěn)定約束以及結(jié)構(gòu)整體的剛度和自振頻率等方面的限制。