结构优化设计：探索与进展（第2版）_王栋著_9787118116014

　　《结构优化设计：探索与进展（第2版）》将系统地阐述一种简单实用、且行之有效的结构优化算法，即广义“渐进节点移动法”。该方法适用于结构静力学和动力学领域的多种优化设计问题，特别是结构的形状优化设计问题，结构性能约束条件包括变形、应力、弯矩、局部稳定、固有振动频率、频响函数以及总体质量等。
　　《结构优化设计：探索与进展（第2版）》主要介绍杆系结构（桁架或框架结构）的形状、形状与尺寸，梁、板结构支承刚度和位置，以及附加集中质量位置等不同方面优化设计问题。其中，支承位置的优化和附加集中质量位置的优化属于边界优化设计范畴，过去相关研究开展得不多，目前仍存在许多问题有待进一步深入研究。在解决各种结构，如桁架、刚（框）架、薄板等优化设计问题的同时，书中也将介绍相关内容的一些基础理论知识、分析策略和应用特点。
　　《结构优化设计：探索与进展（第2版）》可作为航空、力学、结构工程等相关专业高年级本科生、研究生的教学用书，也可作为从事相关专业的设计与工程技术人员的参考用书。

　　结构优化设计（StructuralOptimization）是一门包含计算数学、计算结构力学以及工程学等诸多学科知识交叉与融合的综合性学科。自20世纪50年代以来，随着科学计算技术，特别是有限元计算技术和电子计算机软硬件的迅速发展，结构优化设计理论和优化算法得到了巨大的进步和发展，并且越来越受到工程设计人员的重视。在实际结构设计工程中，优化设计技术已经得到广泛的应用。本书是关于结构优化设计理论及其应用的学术著作，其中包括了大量的理论分析、推导过程和数值计算工作。
　　作者长期从事结构优化设计教学和相关课题的研究工作，对工程结构静、动力学形状优化设计、形状与尺寸组合优化设计、结构支承布局（位置和刚度）优化设计以及附加非结构集中质量位置动力学优化设计进行了系统地研究。对这些结构优化设计所涉及的对变量的一阶导数（即灵敏度）计算分析和方法、结构优化设计准则进行了广泛而详细的研究。基于离散有限元基本知识，推导了灵敏度计算的理论公式，克服了以往认为设计变量一阶导数计算复杂的问题，从而极大地改善了结构优化设计的效率，完善了结构优化设计理论体系。本书便是这一时期教学经验和科研成果积累和总结。
　　本书共分三部分；第一部分（第1章和第2章）简单阐述结构优化设计的基础知识，详细分析几种典型有限单元的基本特性（如单元刚度、质量矩阵）在空间总体坐标系中的表达公式等。同时也获得了单元刚度、质量矩阵对截面积和节点坐标的一阶导数计算公式，为随后进行的设计变量灵敏度分析和结构优化设计做必要的准备。由于有限元方法计算精度高、适应性强、计算格式规范统一，因此本书中的大部分优化设计工作都是建立在有限元理论基础之上。
　　第二部分（第3章-第6章）详细介绍结构静力学形状优化设计、形状与尺寸组合优化设计、结构支承位置优化设计基础理论知识，详细推导了离散桁架结构的节点位移，相对结构形状控制节点的坐标（位置）或杆件截面积的一阶导数（灵敏度）计算公式。梁、薄板结构的变形相对支承位置的一阶导数，以及框架结构的内力（弯矩）相对节点坐标或支承位置一阶导数的计算方法和策略。同时重点介绍作者提出的广义“渐进节点移动”优化算法，其本质是每次循环只修改少数对目标函数和约束函数都有较高设计效率的变量。在部分章节的附录里，我们还将从理论上证明所推导的计算公式和结果的正确性。
　　第三部分（第7章-第12章）详细介绍结构动力学优化设计的基础理论知识，分析7动力学约束的可行域和重频灵敏度的特性，主要考虑了结构的固有频率特性，优化设计了离散桁架结构的截面尺寸、形状及其组合，梁、薄板结构支承的位置和刚度，以及附加非结构集中质量位置等。利用广义“渐进节点移动”优化算法，在灵敏度分析与计算的基础上，成功对以上结构进行了优化设计。

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