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280千字
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2020-08-01
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主编推荐语
本书重点围绕拓扑优化设计、多学科设计优化和可靠性设计优化等3类优化驱动的设计方法及其应用开展介绍。
内容简介
优化驱动的设计是指在工程产品概念设计阶段，结合各种优化手段开展产品设计，是工程产品设计领域行之有效的途径。本书共10章：
第1章为绪论，介绍了拓扑优化设计、多性设计优化的研究背景与现状。
第2~5章介绍了拓扑优化设计方法，阐述了基于参数化水平集的拓扑优化设计，并按照应用对象的构型尺度，分别介绍了结构拓扑优化设计、材料拓扑优化设计，以及结构与材料一体化的多尺度拓扑优化设计。
第6章和第7章介绍了多学科设计优化方法，重点讨论了几种典型的近似模型构建方法和多学科求解策略。
第8章和第9章介绍了可靠性设计优化方法，详细讲解了基于概率解析和基于近似模型的可靠性设计优化方法。
第10章介绍了上述3类优化驱动的设计方法的应用案例，包括卫星推进舱主承力结构、支撑结构、悬臂梁结构等的拓扑优化设计，小水线面双体船和散货船船型参数多学科设计优化，以及蜂窝状结构、箱型梁结构、弯曲梁结构的可靠性设计优化。
目录
- 版权信息
- 智能制造系列丛书编委会名单
- Foreword 丛书序1
- Foreword 丛书序2
- Preface 前言
- 第1章 绪论
- 1.1 优化驱动的设计方法概述
- 1.2 优化驱动的设计方法研究现状
- 1.2.1 拓扑优化设计研究现状
- 1.2.2 多学科设计优化研究现状
- 1.2.3 可靠性设计优化研究现状
- 1.3 本书的篇章结构
- 参考文献
- 第2章 基于参数化水平集人拓扑优化设计
- 2.1 参数化水平集方法
- 2.1.1 基于水平集的结构边界隐式表达
- 2.1.2 基于径向基函数插值的水平集函数参数化
- 2.1.3 基于离散小波分解的插值矩阵压缩技术
- 2.2 基于参数化水平集的拓扑优化模型
- 2.3 形状导数与灵敏度分析
- 2.3.1 形状导数
- 2.3.2 灵敏度分析
- 2.4 数值实现
- 2.4.1 人工材料插值模型
- 2.4.2 过滤技术
- 2.5 优化算法
- 2.6 数值算例
- 2.6.1 二维悬臂梁结构刚度拓扑优化设计
- 2.6.2 三维悬臂结构刚度拓扑优化设计案例
- 2.7 小结
- 参考文献
- 第3章 结构拓扑优化设计
- 3.1 多工况结构拓扑优化设计
- 3.1.1 多工况结构拓扑优化设计的扩展最优性
- 3.1.2 多目标拓扑优化模型
- 3.1.3 目标函数权重决策方法
- 3.1.4 灵敏度分析与优化算法
- 3.1.5 数值实例
- 3.2 结构频率响应拓扑优化设计
- 3.2.1 结构频率响应拓扑优化设计问题
- 3.2.2 结构频率响应拓扑优化模型
- 3.2.3 有限元模型降阶策略
- 3.2.4 灵敏度分析与优化算法
- 3.2.5 数值实例
- 3.3 结构特征值拓扑优化设计
- 3.3.1 结构特征值拓扑优化设计问题
- 3.3.2 结构特征值拓扑优化模型
- 3.3.3 灵敏度分析与优化算法
- 3.3.4 数值实例
- 3.4 多相材料结构拓扑优化设计
- 3.4.1 多相材料结构拓扑优化设计问题
- 3.4.2 多相材料参数化水平集方法
- 3.4.3 多相材料结构拓扑优化模型
- 3.4.4 灵敏度分析与优化算法
- 3.4.5 数值实例
- 3.5 小结
- 参考文献
- 第4章 材料拓补优化设计
- 4.1 基于数值均匀化方法的材料微结构等效性能计算
- 4.2 极限性能材料拓扑优化设计
- 4.2.1 极限性能材料拓扑优化设计问题
- 4.2.2 极限性能材料拓扑优化模型
- 4.2.3 灵敏度分析与优化算法
- 4.2.4 数值实例
- 4.3 负泊松比超材料拓扑优化设计
- 4.3.1 负泊松比超材料拓扑优化设计问题
- 4.3.2 负泊松比超材料拓扑优化设计模型
- 4.3.3 灵敏度分析与优化算法
- 4.3.4 数值实例
- 4.4 功能梯度材料拓扑优化设计
- 4.4.1 功能梯度材料拓扑优化设计问题
- 4.4.2 功能梯度材料微结构的连接性问题
- 4.4.3 功能梯度材料拓扑优化模型
- 4.4.4 灵敏度分析与优化算法
- 4.4.5 数值实例
- 4.5 小结
- 参考文献
- 第5章 结构与材料一体化的多尺度拓扑优化设计
- 5.1 结构与材料一体化的多尺度拓扑优化设计概述
- 5.2 静力学环境下结构与材料一体化的多尺度拓扑优化设计
- 5.2.1 静力学环境下结构与材料一体化的多尺度拓扑优化策略
- 5.2.2 结构与材料一体化的刚度最大化拓扑优化模型
- 5.2.3 灵敏度分析与优化算法
- 5.2.4 数值实例
- 5.3 动力学环境下结构与材料一体化的多尺度拓扑优化设计
- 5.3.1 动力学环境下结构与材料一体化的多尺度拓扑优化策略
- 5.3.2 结构与材料一体化的频率响应最小化拓扑优化模型
- 5.3.3 灵敏度分析与优化算法
- 5.3.4 数值实例
- 5.4 小结
- 参考文献
- 第6章 多学科设计优化中近似模型构建方法
- 6.1 多学科设计优化中常见的近似模型
- 6.1.1 响应面模型
- 6.1.2 Kriging模型
- 6.1.3 径向基函数模型
- 6.2 基于基因表达式编程的近似模型构建方法
- 6.2.1 基因和染色体
- 6.2.2 基因型和表现型之间的转换
- 6.2.3 基于均方差的适应度函数定义
- 6.2.4 基于GEP的近似模型构建流程
- 6.3 近似模型性能测试方案
- 6.3.1 测试算例
- 6.3.2 数据采样
- 6.3.3 评价标准
- 6.3.4 参数设置
- 6.4 近似模型性能测试结果与比较
- 6.4.1 测试结果
- 6.4.2 性能比较
- 6.4.3 特点总结
- 6.5 小结
- 参考文献
- 第7章 我学科设计优化求解策略
- 7.1 多学科多级求解策略
- 7.1.1 并行子空间优化求解策略
- 7.1.2 两级集成系统合成求解策略
- 7.1.3 协同优化求解策略
- 7.1.4 分级目标传递求解策略
- 7.2 基于Kriging的广义协同优化求解策略
- 7.2.1 广义协同优化求解策略
- 7.2.2 基于Kriging的广义协同优化求解策略
- 7.2.3 测试算例
- 7.3 基于GEP和Nash均衡的多目标求解策略
- 7.3.1 博弈论与多学科设计优化
- 7.3.2 基于Nash均衡的多目标求解策略
- 7.3.3 基于GEP和Nash均衡的多目标求解策略
- 7.3.4 测试算例
- 7.4 基于物理规划的分级目标传递多目标求解策略
- 7.4.1 分级目标传递求解策略的不足分析
- 7.4.2 物理规划简介
- 7.4.3 基于物理规划的分级目标传递多目标求解策略
- 7.4.4 非协作元素间解耦及稳定性分析
- 7.4.5 测试算例
- 7.5 小结
- 参考文献
- 第8章 基于概率解析的可靠性设计优化方法
- 8.1 可靠性设计优化的基本求解方法
- 8.1.1 双循环方法
- 8.1.2 单循环方法
- 8.1.3 解耦方法
- 8.2 基于自适应解耦的可靠性设计优化方法
- 8.2.1 更新角度策略与圆弧搜索算法
- 8.2.2 概率约束的可行性检查
- 8.2.3 自适应解耦方法的流程和步骤
- 8.2.4 测试算例
- 8.3 面向最优偏移向量的可靠性设计优化方法
- 8.3.1 偏移向量的求解模型分析
- 8.3.2 基于最优偏移向量的可靠性分析模型
- 8.3.3 基于最优偏移向量的可靠性设计优化流程
- 8.3.4 测试算例
- 8.4 使用迭代控制策略的自适应混合单循环方法
- 8.4.1 方法概述
- 8.4.2 迭代控制策略
- 8.4.3 自适应混合单循环法的流程和步骤
- 8.4.4 测试算例
- 8.5 小结
- 参考文献
- 第9章 基于近似模型的可靠性设计优化方法
- 9.1 基于近似模型的可靠性设计优化基本原理
- 9.2 基于局部克里金的自适应可靠性设计优化方法
- 9.2.1 MCS灵敏度分析与近似
- 9.2.2 局部抽样区域自适应调整
- 9.2.3 局部抽样策略自适应选择
- 9.2.4 实施过程及测试算例
- 9.3 可靠性设计优化中的重要边界抽样方法
- 9.3.1 约束边界抽样准则
- 9.3.2 确定性优化的重要边界抽样准则
- 9.3.3 可靠性设计优化的重要抽样准则
- 9.3.4 测试算例
- 9.4 基于变可信度近似的可靠性设计优化方法
- 9.4.1 VF-RBDO中的常用方法
- 9.4.2 最小二乘混合标度的VF-SLP框架
- 9.4.3 测试算例
- 9.5 小结
- 参考文献
- 第10章 优化驱动的设计方法应用案例
- 10.1 结构拓扑优化设计应用案例
- 10.1.1 卫星推进舱主承力结构拓扑优化设计
- 10.1.2 多工况支撑件拓扑优化设计
- 10.1.3 两端固支梁的结构频率响应拓扑优化设计
- 10.1.4 两端固支梁的结构特征频率拓扑优化设计
- 10.2 材料拓扑优化设计应用案例
- 10.2.1 具有极限性能的三维材料微结构拓扑优化设计
- 10.2.2 复杂工况作用下的功能梯度材料拓扑优化设计
- 10.3 结构与材料一体化的多尺度拓扑优化设计应用案例
- 10.3.1 静力学环境下三维悬臂梁结构的多尺度拓扑优化设计
- 10.3.2 动力学环境下三维支撑结构的多尺度拓扑优化设计
- 10.4 多学科设计优化应用案例
- 10.4.1 小水线面双体船船型参数概念设计
- 10.4.2 50 000DWT散货船船型参数概念设计
- 10.5 可靠性设计优化应用案例
- 10.5.1 蜂窝状结构材料设计
- 10.5.2 箱型梁结构设计
- 10.5.3 弯曲梁结构设计
- 10.6 小结
- 参考文献
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出版方
清华大学出版社
清华大学出版社成立于1980年6月，是由教育部主管、清华大学主办的综合出版单位。植根于“清华”这座久负盛名的高等学府，秉承清华人“自强不息，厚德载物”的人文精神，清华大学出版社在短短二十多年的时间里，迅速成长起来。清华大学出版社始终坚持弘扬科技文化产业、服务科教兴国战略的出版方向，把出版高等学校教学用书和科技图书作为主要任务，并为促进学术交流、繁荣出版事业设立了多项出版基金，逐渐形成了以出版高水平的教材和学术专著为主的鲜明特色，在教育出版领域树立了强势品牌。
