优化设计课件(一)(精选)

工程设计中的优化方法教学课件PPT

（4）数学模型建立数学模型是解决优化设计的关键优化设计的数学模型是实际设计的数学抽象。
任何一个优化设计问题可归结为如下描述：
在给定的约束条件下，选择适当的设计变量X，使其目标函数 f (X)达到最优值。
其数学表达式(数学模型)为
设计变量
X= (x1, x2, ···, xn)T X∈Rn
在满足约束方程
无约束优化方法的特点和适用范围
计算方法
消去黄金分割法法 Fibonacci
直插值二次插值法
接搜
法
三次插值法
索爬山坐标轮换法
法
法非导
共轭方向法
数法单纯形法
最速下降法
间接寻优法
爬山法导数法
共轭梯度法牛顿法
变尺度法
特点及适用范围
黄金分割法计算过程简单，收敛较快，应用较广
二次插值法算法成熟，收敛较快，应用广。函数性态较好时，其效果比消去法好
所用数据为：F1=120kN， F2=12kN，[σ]=140MPa
表5-1 箱形梁设计结果比铰
跨度 l(cm)
常规设计（mm）
x1
x2
x3
x4
1050 760 340 6 10 1350 880 390 6 10 1650 1010 440 6 10
优化设计(mm)
x1
x2
x3
x4
790 310 5
计算简单，占内存少，收敛慢，可靠性差，适用于维数n<10 收敛较快，可靠性较好，占用内存少，特别适用于n<10-20 的二次函数计算简单,收敛快,效果好，适用于中小型设计问题计算简单，占用内存少，对初始点的选择要求低。最初几步迭代函数值下降很快，但越靠近极值点越慢。和他法混用所用公式结构简单，收敛速度较快，要求内存量少。适用于多维优化问题求解算法复杂，计算是大，对初始点要求高。一定条件下收敛速度很快。高维优化问题不宜采用收敛速度快，稳定性好，是目前最有效的方法之一，适用于求解多维优化问题8Βιβλιοθήκη 870 380 66

汽车动力总成悬置系统优化设计PPT课件

旋转惯性力
Pr m1r 2
其水平和垂直的两个分量：
PjⅡ m2r2 cos 2 二级往复惯性力；
注：二级以上往复惯性力很小，已略去。
Prx m1r2 cost Pry m1r 2 sint
二、汽车动力总成悬置系统激振源
2. 发动机的干涉力和力距
c. 惯性力系的平衡发动机平衡的含义：
惯性力系平衡；转矩的均匀性。
三、汽车动力总成在车架上的振动
1. 发动机的自由振动
2)系统模型
如图3－1所示。
3)、自由振动方程
整机振动可分解为随同它的质心c点沿 X 、Y 、Z
的三个平动，和绕质心的转动。在微振动条件下，其角
位移可用绕 X 、Y 、Z 轴的转角、、表示。当刚
体作六自由度自由振动时，有如下的表达式：
Mxc Fx
对因汽车摆动造成的车架扭转具有良好的运动顺从性。阻抗和隔绝动载荷
有效地抑制在汽车行驶中，因道路凹凸不平而引起的激振影响支承动、静载荷
在所有工况下，承受所有动、静载荷，并使动力总成在所有方向上的位移处于可接受的范围内，不与底盘上的其他零部件发生干涉。保证发动机机体与飞轮壳的连接面弯矩不超过允许值。保证合理的使用寿命
二、汽车动力总成悬置系统激振源
4. 激振频率分析
经分析可知：
a. 由不平衡量引起的激振力是离心力，它与转速成正比，只有在高转速时其作用才显著。
b. 均匀点火脉冲的激励作用只有在低速时才明显。由上可知，发动机作为激振源的激振频率范围为：
c. 地面激振频率范围：
1.5～2.5
可作为悬置设计时依据。
式中：Q －比例常数，一阶不平衡力Q＝1，二阶不平衡力Q＝2 c. 传动轴（变速器挂直接档）不平衡质量引起的激振频率：

优化设计课件(一)

约束条件是关于设计变量的一组不等式和等式，代表设计所受到的各种要求和限制。将不等式约束的不等号改为等号所成方程的图形称为约束边界，每一个约束边界把设计空间一分为二，所有约束边界所界定的满足约束条件区域的交集称为约束的可行域。目标函数是设计变量的函数，它代表设计问题的某一项技术经济指标，也是评价设计方案优劣的定量标准。既满足所有约束条件，又使目标函数取得极值的解称为最优解，它所代表的方案就是设计问题的最优方案。令目标函数分别等于一组确定的常数所形成的方程式的图形称为该目标函数的一族等值线(面)。根据约束可行域和目标函数的等值线(面)之间的关系，可以确定某些简单的设计问题是否有最优解以及最优解的位置，这种方法称为最优化问题的图解法。一般的设计问题都是含有多个约束条件的非线性问题，对于这类问题的求解只能采用数值迭代解法，也称下降迭代解法。下降迭代解法具有统一的迭代格式，其关键问题在于如何确定搜索方向、最优步长和终止准则。常用的终止准则有3 种，分别是点距准则、值差准则和梯度准则。
二、优化设计基本术语与数学模型的建立
• 优化设计方法也是一种规格化的设计方法，它首先要求将设计问题按优化设计所规定的格式建立数学模型，选择合适的优化方法及计算机程序，然后再通过计算机的计算，自动获得最优设计方案。工程设计问题的优化，可以表达为优选一组参数，使其设计指标达到最佳值，且须满足一系列对参数选择的限制条件。这样的问题在数学上可以表述为；在以等式或不等式表示的约束条件下求多变量函数的极小值或极大值问题，即求
一、优化设计问题
优化设计（Optimal Design）字面上意思可以让妇孺皆知：后来设计的产品或提出的方案比前面的要优。然而它却是一个理论性，分析性与实际产品相结合的一门复杂学科。机械优化设计包括建立优化设计的数学模型和选择恰当的优化方法与程序两方面内容，其实对求解结果的工程分析也是很重要的。

学考优化设计2017-2018学年高中生物必修1课件：本章整合2 精品

染色反应苏丹Ⅲ溶液 - + -
双缩脲试剂 + - +
碘液
---
-
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+
--Βιβλιοθήκη 一二三四
注+表示有或溶解,-表示无或不溶解;灰分指物质充分燃烧后剩余
的部分。
(2)A为红色,检测A的灰分后发现其中含有Fe元素。
(3)将适量的E溶液加入盛有D的试管中,混合一段时间后,混合液
能与斐林试剂发生作用,生成砖红色沉淀。
,物质D
是
。
(2)组成物质B的共同化学元素是
。若a个B物质组成
b条链,组成某种物质E,该物质E至少有氧原子的个数
是
。
(3)细胞中的染色体主要是由图中的
(填字母代号)构
成的。HIV体内物质F彻底水解后,产生的物质
是
。
一
二
三
四
解析:(1)据题意可知:A表示葡萄糖,D表示糖类,在小麦种子细胞中应是淀粉。
蛋白质(多肽)中羧基数目(至少) 1
蛋白质(多肽)中氨基数目(至少) 1
n 条肽链 a m m-n m-n am-18·(m-n) n
n
一
二
三
四
(1)若脱水缩合形成的多肽链构成环状,则脱去的水分子数=参与
脱水的氨基酸数=肽键数,其游离的氨基、羧基只可能在R基上出
现。
(2)计算蛋白质的相对分子质量时,也要考虑形成其他化学键导致
答案:D 答题技巧解答概念图的关键一是理清相关概念间的逻辑关系;二是用生物学知识准确描述各部分、各环节、各步骤之间的关系,三是注意挖掘物质与结构间的隐含信息。

地下车库优化设计PPT课件

•23
情况说明
• 随着公司开发规模加大，单个小区建筑面积也越来越大，规划要求车位数量也很多；同时公司一直注重提升项目品质，要求主楼之间设置水景、坡地、凉亭、木桥、驳岸等景观。因此只有建设地下车库才能满足上述要求。
• 我公司长久以来重视单体设计，忽视地下工程，因此处理好单体、景观、外线和地下车库关系，对于降低综合造价至关重要。
• 每种柱网试算两种结构体系，即框架梁板结构和无梁板柱结构。
•7
车位柱网尺寸为5.2X5.2，每个柱网停两辆车，车道柱网尺寸为 5.2X6.0，净高3米，有梁结构梁高300x500，无梁结构板厚250，见下图。
•8
车位柱网尺寸为7.6X5.2，每个柱网停三辆车，车道柱网尺寸为 7.6X6.0，净高3米，有梁结构梁高300x600，无梁结构板厚300。见下图：
•2
景观设计要求
• 凉亭、连廊可采用木结构，钢结构或框架结构，基础采用独立基础来扩散上部压力。
•3
地下车库形式
• 按层数可分为地下一层或二层 • 按结构形式可分为框架结构或板柱结构 • 按和主楼关系分为独立式车库和联合车库 • 按基础形式可分为独立基础和筏板基础
•4
地下车库层数
• 当前我公司开发住宅大多为18层左右高层住宅，带一层地下室，地下室层高约2.7米，室内外高差0.6米，基础底标高约-3.5米。
• 综合比较小柱网无梁结构（5.2米柱距）车库造价最低。
•12
结构形式
• 对于和主楼连在一起的联合式车库，为大底盘结构，车库采用框架结构。
• 对于独立式车库，采用无梁板柱结构经济合理。由于板下无梁，设备管线可在柱帽范围以外布置，可以有效降低层高，顶板厚度250-300mm

【高中数学必修第一册优化设计配套课件】1

？
【变式训练2】写出下列存在量词命题的否定,并判断其真假.
(1)有些被5整除的整数末位是0;
C.∃x≥0,2x≠3 D.∃x<0,2x≠3
解析:因为原命题为存在量词命题,所以其否定为全称量词命
题,即∀x≥0,2x≠3.
答案:B
？
【思考辨析】
判断下列说法是否正确,正确的在后面的括号内打“ ”,错误
的打“×”.
(1)用自然语言描述的全称量词命题的否定形式是唯一
的.( × )
(2)全称量词命题的否定一定是存在量词命题,存在量词命题
？
4.
全称量词命题
∀x∈M,p(x)
全称量词命题的否定结
∃x∈M,p(x)
论
全称量词命题的否
定是存在量词命题
？
5.做一做:命题“∀x∈R,都有x2-x+1>0”的否定是(
)
A.∀x∈R,都有x2-x+1≤0
B.∃x∈R,使x2-x+1>0
C.∃x∈R,使x2-x+1≤0
D.以上均不正确
解析:原命题为全称量词命题,其否定为存在量词命题.故选C.
答案:C
？
三、存在量词命题的否定
【问题思考】
1.写出下列命题的否定:
(1)有些矩形是正方形;
(2)∃x∈R,x3-1=0.
提示:(1)没有一个矩形是正方形.
(2)不存在x∈R,x3-1=0.
？
2.怎样用全称量词改写上述两个命题的否定?
提示:(1)每一个矩形都不是正方形.
(2)∀x∈R,x3-1≠0.
C.∃x∈R,|x|+x2<0 D.∃x∈R,|x|+x2≥0

第2章优化设计ppt课件

2.1 概述
2.1.1 优化设计根本概念
优化设计〔Optimal Design〕是20世纪60年代开展起来的一种现代设计方法。它是将最优化原理和计算机技术运用于设计领域，为工程设计提供一种重要的科学设计方法。
利用这一设计方法，设计者就可从众多的设计方案中寻觅出最正确设计方案，从而大大提高设计效率和质量，因此优化设计是现代设计实际和方法的一个重要领域，它已广泛运用于各个工业设计领域和各种产品设计中。
所谓优化设计，就是在规定的设计限制条件下，运用最优化原理和方法将实践工程设计问题转化为最优化问题，然后以计算机为工具进展寻优计算，在全部可行设计方案中，寻求满足预定设计目的的最正确设计方案。
进展最优化设计时：
首先必需将实践问题加以数学描画，构成一组由数学表达式组成的数学模型；
然后选择一种最优化数值计算方法和计算机程序，在计算机上进展寻优运算求解，得到一组最正确的设计参数。这组设计参数就是设计的最优解。
由等式约束条件可知，三个设计变量中只需两个是独立变量，即
x3
5 x1 x 2
。所以，该问题的优化数学模型应写为：
设计变量：
X [x1 x2]T
目的函数的极小化： m inf(X ) x 1 x 2 2 (x 1 x 3 x 2 x 3 ) x 1 x 2 1 0 (x 1 2 x 1 1 )
约束条件：
与传统设计方法不同，优化设计过程普通分为如下四步：
● 设计课题分析
● 建ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ数学模型
● 选择优化设计方法
● 上机电算求解
获得最优解
〔１〕设计课题分析：经过对设计课题的分析，提出设计目的，它可以是单项设计目的，也可以是多项设计目的的组合。从技术经济的观念出发，对机械设计而言，机器的运动学和动力学性能、体积、分量、效率、本钱、可靠性等都可以作为设计追求的目的。然后分析设计应满足的要求，主要的有：某些参数的取值范围；某种设计性能或目的按设计规范推导出的技术性能；还有工艺条件对设计参数的限制等。

ANSYS Workbench优化设计培训课件

21
22. 在需要的响应点上点击鼠标右
键选择Insert as Design Point，将
其插入到设计点
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响应点不能和此处给出的一样！
WS1-11
作业1
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Training Manual
23. 返回到 Project Page
23
24. 双击 Parameter set
24
25. 更新所有设计点
7. 在 Outline of all parameters中点击选中参数P2
7
8. 双击 Design Point vs P2 显示图形
8
WS2-6
Training Manual
作业 2 – what if 分析
9. 双击 Parameters Parallel Chart (all)
9
图表的底部和顶部显示了对应参数的范围
输出参数：
Mass（质量） Equivalent stress（等效应力） Total deformation（整体变形）
WS1-2
Training Manual
ds_cutout
作业1
1
1. File>Open>Link1.dsdb
2. 双击Parameter Set，检查所有输入和输出参数。
作业 2 What if分析
多目标优化设计
WS2-1
作业 2 – what if 分析
• Goal（目标）
– 使用参数管理器探索如图所示结构的应力、质量和变形行为，因为在垂直载荷的ห้องสมุดไป่ตู้用下，几何参数是在发生变化的。
• Model Description（模型描述）
– Design Modeler生成的模型由三个组件组成，约束和载荷如右图所示。