《結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計：探索與進展》內(nèi)容側(cè)重于優(yōu)化設計原理和優(yōu)化算法在實際工程中的應用，對優(yōu)化設計基本理論及其各種算法基礎不做過多地推導。主要工作是系統(tǒng)地闡述一種簡單實用且行之有效的結(jié)構(gòu)優(yōu)化新算法，即廣義“漸進節(jié)點移動法”（Generalized Evolutionary Node Shift Method）。該方法可以應用于結(jié)構(gòu)靜力學和動力學領(lǐng)域的多種優(yōu)化設計問題，特別是結(jié)構(gòu)的形狀優(yōu)化設計問題。結(jié)構(gòu)性能約束條件包括變形、應力、彎矩、局部穩(wěn)定、固有振動頻率以及總體質(zhì)量等。該優(yōu)化算法以設計變量靈敏度分析與計算為基礎，通過逐漸改進結(jié)構(gòu)的模型設計，使結(jié)構(gòu)性能逐漸滿足約束條件，設計達到最優(yōu)狀態(tài)。在解決各種結(jié)構(gòu)，如桁架、框（剛）架、薄板等結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計問題的同時，《結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計：探索與進展》將逐漸揭示這種方法的理論基礎、分析過程和應用特點�！督Y(jié)構(gòu)優(yōu)化設計：探索與進展》的研究成果將在航空航天、土木建筑、機械等領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。
《結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計：探索與進展》主要介紹桿系結(jié)構(gòu)（桁架或框架結(jié)構(gòu)）的形狀、形狀與尺寸，梁、板結(jié)構(gòu)支承剛度和位置、以及附加集中質(zhì)量位置等不同方面優(yōu)化設計問題。其中，支承位置的優(yōu)化和附加集中質(zhì)量位置的優(yōu)化屬于邊界優(yōu)化設計范疇，過去相關(guān)研究開展得不多，目前仍存在許多問題有待進一步深入研究�！督Y(jié)構(gòu)優(yōu)化設計：探索與進展》將根據(jù)有限元形函數(shù)的基本概念，采用離散方法，詳細推導梁、板結(jié)構(gòu)變形、彎矩和固有頻率相對支承位置靈敏度計算公式。書中的大部分內(nèi)容是作者及其國內(nèi)外合作者近幾年的研究成果，考慮到國內(nèi)學者在這方面關(guān)注較少，《結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計：探索與進展》亦將介紹相關(guān)研究內(nèi)容的一些基礎理論知識，并用大量的算例證明優(yōu)化算法的可行性以及靈敏度分析的正確性。
結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計（Structural Optinlization）是一門包含計算數(shù)學、計算結(jié)構(gòu)力學以及工程學等諸多學科知識交叉與融合的綜合性學科。自20世紀50年代以來，隨著科學計算技術(shù)，特別是有限元計算技術(shù)和電子計算機軟硬件的迅速發(fā)展，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計理論和算法得到巨大的進步和發(fā)展，并且越來越受到工程設計人員的普遍重視。在實際結(jié)構(gòu)設計過程中，優(yōu)化設計技術(shù)已經(jīng)得到廣泛的應用。《結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計——探索與進展》是關(guān)于結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計理論及其應用的學術(shù)著作，其中包括了大量的理論分析、推導和數(shù)值計算工作。
第1章 緒論
1.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計概述
1.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計數(shù)學模型
1.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計分類
1.4 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計主要方法
1.4.1 數(shù)學規(guī)劃法
1.4.2 優(yōu)化準則法
1.5 結(jié)構(gòu)動力優(yōu)化設計
1.6 本書的內(nèi)容及安排
第2章 有限元法基礎簡介
2.1 常用直桿單元
2.1.1 二力桿單元
2.1.2 直梁單元
2.2 薄板彎曲單元
2.2.1 基本理論
2.2.2 矩形板彎單元（R-12）
2.3 坐標變換
2.3.1 空間桿單元
2.3.2 平面梁單元
2.4 單元剛度和質(zhì)量矩陣一階導數(shù)計算
2.4.1 對其中某一元素的導數(shù)
2.4.2 對截面尺寸的導數(shù)
2.4.3 對端點坐標的導數(shù)
第3章 桁架結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化設計
3.1 優(yōu)化問題基本描述
3.2 節(jié)點移動對位移約束的影響
3.2.1 節(jié)點移動的靈敏度分析
3.2.2 節(jié)點移動的靈敏度數(shù)
3.2.3 單一工況下的多節(jié)點位移約束
3.2.4 多工況、多節(jié)點位移約束
3.3 庫恩-塔克條件
3.4 節(jié)點移動步長
3.5 桁架結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化算例
3.6 結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化的局限性
本章小結(jié)
第4章 桁架結(jié)構(gòu)形狀與尺寸組合優(yōu)化設計
4.1 優(yōu)化問題描述
4.2 優(yōu)化算法
4.2.1 尺寸優(yōu)化設計
4.2.2 形狀優(yōu)化設計
4.3 漸進優(yōu)化設計步驟
4.4 組合優(yōu)化算例
附錄平面二桿桁架受力分析
本章小結(jié)
第5章 結(jié)構(gòu)邊界支承位置優(yōu)化設計
5.1 優(yōu)化問題描述
5.2 節(jié)點位移相對支承位置的靈敏度分析
5.2.1 一般情況
5.2.2 梁單元的彈性支承
5.2.3 板單元的彈性支承
5.3 支承位置優(yōu)化算法
5.4 支承位置優(yōu)化算例
5.5 支承扭轉(zhuǎn)剛度的影響
附錄簡支梁最優(yōu)支承位置分析
本章小結(jié)
第6章 框架結(jié)構(gòu)彎矩優(yōu)化設計
6.1 優(yōu)化問題描述
6.2 靈敏度分析方法簡介
6.3 彎矩的靈敏度分析
6.3.1 對支承位置坐標的一階導數(shù)
6.3.2 對形狀設計變量的一階導數(shù)
6.4 優(yōu)化設計步驟
6.5 彎矩優(yōu)化算例
本章小結(jié)
第7章 結(jié)構(gòu)動力優(yōu)化設計
7.1 結(jié)構(gòu)動力優(yōu)化中的約束
7.2 結(jié)構(gòu)動力約束可行域研究
7.3 結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)靈敏度分析
7.3.1 固有頻率靈敏度分析
7.3.2 固有振型靈敏度分析
7.3.3 重頻靈敏度分析
7.4 重頻靈敏度特性分析
7.5 重頻靈敏度計算簡例
7.6 粘性阻尼下模態(tài)參數(shù)靈敏度分析
本章小結(jié)
第8章 重頻靈敏度分析結(jié)果的應用
8.1 頻率靈敏度分析過程
8.2 數(shù)值算例
本章小結(jié)
第9章 桁架結(jié)構(gòu)動力優(yōu)化設計
9.1 固有頻率靈敏度分析
9.1.1 對桿件截面積的靈敏度
9.1.2 對節(jié)點坐標的靈敏度
9.2 優(yōu)化問題數(shù)學模型
9.3 優(yōu)化算法描述
9.3.1 增加頻率
9.3.2 減小頻率
9.3.3 庫恩-塔克條件
9.3.4 每次循環(huán)設計變量調(diào)整數(shù)量
9.3.5 優(yōu)化搜索步長
9.4 多階頻率約束處理
9.5 桁架結(jié)構(gòu)優(yōu)化算例
本章小結(jié)
第10章 梁結(jié)構(gòu)支承優(yōu)化設計
10.1 固有頻率相對支承設計參數(shù)的靈敏度分析
10.1.1 頻率對支承剛度的靈敏度
10.1.2 頻率對支承位置的靈敏度
10.2 支承位置優(yōu)化算法
10.3 梁結(jié)構(gòu)支承位置優(yōu)化算例
10.4 梁結(jié)構(gòu)支承剛度優(yōu)化設計
10.4.1 梁振動分析
10.4.2 最小剛度計算
10.4.3 其他典型邊界條件最小剛度計算
10.5 增加高階頻率所需最小支承剛度
10.6 邊界條件對附加支承優(yōu)化設計的影響
10.6.1 位移函數(shù)的構(gòu)建
10.6.2 邊界約束條件的影響
10.7 支承扭轉(zhuǎn)剛度對頻率靈敏度的影響
本章小結(jié)
第11章 薄板結(jié)構(gòu)支承優(yōu)化設計
11.1 薄板振動微分方程
11.2 固有頻率對支承位置的靈敏度分析
11.3 支承位置優(yōu)化模型
11.4 支承位置優(yōu)化算例
11.5 支承剛度優(yōu)化分析
11.6 支承剛度優(yōu)化設計算例
本章小結(jié)
第12章 集中質(zhì)量位置優(yōu)化設計
12.1 頻率對集中質(zhì)量位置的靈敏度分析
12.1.1 梁單元上附帶一個集中質(zhì)量
12.1.2 薄板單元上附帶一個集中質(zhì)量
12.2 頻率對集中質(zhì)量大小的靈敏度分析
12.3 集中質(zhì)量位置優(yōu)化步驟
12.4 集中質(zhì)量位置優(yōu)化算例
12.5 集中質(zhì)量轉(zhuǎn)動慣性對頻率靈敏度計算的影響
本章小結(jié)
參考文獻
書單推薦
