结构优化设计的综述与发展
结构拓扑优化设计综述
结构拓扑优化设计综述一、本文概述随着科技的不断进步和工程领域的深入发展，结构拓扑优化设计作为现代设计理论的重要分支，其在航空航天、汽车制造、建筑工程等诸多领域的应用日益广泛。
结构拓扑优化设计旨在通过改变结构的内部布局和连接方式，实现结构在承受外部载荷时的最优性能，包括强度、刚度、稳定性、轻量化等多个方面。
本文旨在对结构拓扑优化设计的理论、方法及其在各领域的应用进行系统的综述，以期为该领域的进一步研究和发展提供参考和借鉴。
本文将回顾结构拓扑优化设计的发展历程，介绍其从最初的试错法到现代数学规划法、智能优化算法等的发展历程，并分析各种方法的优缺点和适用范围。
本文将重点介绍目前结构拓扑优化设计中的主流方法，包括基于梯度的方法、启发式算法、元胞自动机方法、水平集方法等，并详细阐述这些方法的原理、实现步骤和应用案例。
本文还将探讨结构拓扑优化设计中的关键问题，如多目标优化、约束处理、计算效率等，并提出相应的解决方案。
本文将结合具体的工程案例，分析结构拓扑优化设计在实际工程中的应用情况，展望其未来的发展趋势和应用前景。
通过本文的综述，读者可以对结构拓扑优化设计有一个全面、深入的了解，为相关领域的研究和实践提供有益的参考。
二、拓扑优化设计的理论基础拓扑优化设计是一种高效的设计方法，它旨在优化结构的拓扑构型，以达到最佳的力学性能和经济效益。
这一设计方法的理论基础主要源于数学优化理论、有限元分析和计算力学。
数学优化理论为拓扑优化设计提供了框架和算法。
它包括了线性规划、整数规划、非线性规划等多种优化方法。
这些方法可以帮助设计者在满足一定约束条件下，寻求目标函数的最优解。
在拓扑优化设计中，目标函数通常是结构的某种性能指标，如质量、刚度、强度等，而约束条件则可能是结构的制造工艺、材料属性、边界条件等。
有限元分析是拓扑优化设计的核心工具。
它通过将连续体离散化为一系列有限大小的单元，利用单元之间的连接关系，模拟结构的整体行为。
机械设计中的结构优化方法综述
机械设计中的结构优化方法综述引言：机械设计是一门综合性的学科，涉及到材料科学、力学、工程力学等多个领域。
在机械设计中，结构优化是一个重要的环节，通过优化设计可以提高机械产品的性能和效率。
本文将综述机械设计中的结构优化方法，包括传统的优化方法和近年来发展起来的基于人工智能的优化方法。
一、传统的结构优化方法1.1 材料选择和设计准则在机械设计中，材料的选择对结构的优化起着至关重要的作用。
不同材料的物理性能和力学性能各有优劣，根据机械产品的使用环境和要求，选择合适的材料可以提高产品的性能和寿命。
同时，设计准则也是结构优化的基础，如强度、刚度、稳定性等要求，需要在设计过程中合理考虑。
1.2 拓扑优化拓扑优化是一种常用的结构优化方法，通过改变材料的分布来优化结构的性能。
这种方法可以通过数学模型和计算机仿真来实现。
拓扑优化可以帮助设计人员在不改变结构形状的前提下，找到最佳的材料分布方式，以实现最佳的结构性能。
1.3 尺寸优化尺寸优化是指通过改变结构的尺寸来优化结构的性能。
这种方法需要根据结构的受力情况和设计要求，对结构的尺寸进行调整。
尺寸优化可以通过数学模型和计算机仿真来实现，通过优化结构的尺寸，可以提高结构的强度和刚度。
二、基于人工智能的结构优化方法近年来，随着人工智能技术的发展，基于人工智能的结构优化方法也逐渐兴起。
这些方法利用机器学习和深度学习等技术，通过大量的数据和算法模型来实现结构的优化。
2.1 遗传算法遗传算法是一种模拟生物进化过程的优化方法。
通过模拟自然选择、交叉和变异等过程，来寻找最优解。
在结构优化中，遗传算法可以通过不断迭代和优化，找到最佳的结构设计。
2.2 神经网络神经网络是一种模拟人脑神经元工作原理的优化方法。
通过训练神经网络模型，可以实现结构的优化。
神经网络可以学习和记忆大量的数据和模式，通过不断的训练和调整，可以找到最佳的结构设计。
2.3 深度学习深度学习是一种基于神经网络的机器学习方法，通过多层次的神经网络结构来实现结构的优化。
建筑文献综述总结范文
随着社会经济的快速发展，建筑行业在我国的发展势头愈发迅猛。
为了更好地推动建筑行业的科技进步，提高建筑质量，本文对近年来建筑领域的文献进行了综述，总结如下：一、建筑结构优化设计1. 建筑结构优化设计是提高建筑质量、降低建筑成本的关键。
近年来，众多学者对建筑结构优化设计进行了深入研究。
如张华等（2018）提出了一种基于遗传算法的建筑结构优化设计方法，通过调整遗传算法参数，提高了优化效果。
2. 针对复杂建筑结构，刘洋等（2019）研究了有限元方法在建筑结构优化设计中的应用，通过建立合理的有限元模型，实现了对建筑结构的精确分析和优化。
二、建筑节能与绿色建筑1. 随着全球气候变化和资源短缺问题日益严重，建筑节能与绿色建筑成为我国建筑领域的重要研究方向。
李明等（2017）对建筑节能技术进行了综述，包括墙体保温、屋面保温、门窗节能等方面。
2. 针对绿色建筑评价体系，赵静等（2018）对国内外绿色建筑评价标准进行了比较分析，提出了适用于我国绿色建筑评价的指标体系。
三、建筑信息化与BIM技术1. 建筑信息化是提高建筑行业管理水平、促进产业升级的重要手段。
陈勇等（2016）对建筑信息化技术进行了综述，包括建筑信息模型（BIM）、建筑性能分析、建筑运维等。
2. 针对BIM技术在建筑行业中的应用，刘翔等（2019）对BIM技术在建筑全生命周期中的应用进行了综述，包括设计、施工、运维等阶段。
四、建筑安全与抗震1. 建筑安全是建筑行业永恒的主题。
张伟等（2017）对建筑抗震设计理论和方法进行了综述，包括抗震设防、抗震结构体系、抗震计算等。
2. 针对建筑安全风险控制，王磊等（2018）对建筑安全风险评价方法进行了综述，包括定性评价、定量评价、模糊评价等。
五、建筑经济与管理1. 建筑经济与管理是提高建筑企业竞争力、实现可持续发展的重要保障。
李慧等（2016）对建筑项目管理模式进行了综述，包括传统项目管理、敏捷项目管理、BIM项目管理等。
机构优化设计综述与研究
机构优化设计综述与研究机构优化设计是指通过对机器、设备、工具等机构进行优化设计，使其在满足预定功能的前提下，消耗更少的能量、减小或消除损耗、提高稳定性和可靠性等方面达到更高的综合效益。
机构优化设计在现代工业生产中扮演着至关重要的角色，其应用领域涵盖了机械、电子、工程、建筑、医学等多个行业。
机构优化设计的主要目的是为了提高产品的性能和质量，并降低生产成本。
对于机械产品来说，机构优化设计可以使得机械设备运行更加稳定，减少机械故障率，提高生产效率，保证产品质量。
对于电子产品来说，机构优化设计可以提高电子设备的稳定性和可靠性，减小电能损耗，提高电子产品的性能。
在建筑、医学等领域，机构优化设计同样可以提高产品性能，降低成本，提高效率。
机构优化设计的研究内容主要包括机构结构设计、运动分析与动力学分析、设计优化方法、仿真实验与试验验证等方面。
机构结构的设计是机构优化设计的核心部分。
机构结构设计的关键是确定机构的几何形状、连接方式和构造方式等。
运动分析与动力学分析是机构结构的基础分析，通过分析机构的运动学特性、力学特性和动力学特性等，来指导机构的设计和优化。
设计优化方法包括启发式算法、遗传算法、粒子群算法等方法，通过对机构参数进行优化，使机构在达到相同功能的前提下能够达到更好的综合效益。
仿真实验与试验验证则是机构优化设计的最终验证环节，在设计优化完成后，通过仿真实验和试验验证检验机构的设计和优化效果。
总之，机构优化设计在现代工业生产中正变得越来越重要。
在未来，优化设计将成为机械设备、电子产品、工程、建筑、医学等领域的主要技术手段，对于提升产品的性能、降低生产成本、提高工业效率等方面将会发挥越来越重要的作用。
数据分析是现代社会科学研究的重要内容，通过对数据进行收集、处理、分析和解释，可以得出一些重要结论，为实际应用和决策提供依据。
以下是一个关于国内某城市人口和经济发展的数据分析。
1. 人口数据根据统计数据，某城市人口数量在2010年为500万人左右，到2020年已经增长到了700万人。
现代超高层结构优化分析设计综述
现代超高层结构优化分析设计综述摘要：随着世界超高层建筑的建设越来越多，世界各主要城市地标建筑越来越高，工程难度越来越大，并且高楼出现垮塌事故也屡见不鲜。
基于此，本文主要概述了城市超高层发展发展的现状，及设计阶段建筑物的结构设计优化，及主要的结构分析方法。
例如结构优化设计按设计变量性质分为连续变量优化和离散变量优化。
以及建筑结构研究优化设计现状，具体包括单目标结构优化设计及多目标结构优化设计及高层建筑存在的问题和结构优化设计考虑的问题。
关键词：城市超高层发展现状超高层结构设计优化建筑结构优化设计现状1、世界超高层发展现状及发展趋势1.1世界超高层发展现状随着世界经济发张迅速，城镇化率越来越高，特大城市的超过层建筑也越来越多，高层建筑是随近代社会经济发展的需求，现代人民生活需要也逐渐向高度上发展，例如超高层的写字楼，巨型的电视塔，大城市人口越来越集中，资源集中化，导致城市中心用地缺少，加速了现代高层建筑发展。
高层建筑的发展需要当代科学技术的发展、轻质高强材料的性能要求的提高以及电气化、计算机在建筑中的广泛应用。
现世界学术氛围对以上学科有大力发展，技术水平有显著提高。
以下高楼是现代著名的高楼，建于 1883 年的美国芝加哥家庭保险公司大楼（Home Insurance Build-ing），12 层，55 m 高，是近代高层建筑的开端。
19 世纪末钢结构被应用到高层建筑中，使建筑物的高度超过了 100 m，1931 年纽约建造的帝国大厦（Em-pire State Building），102 层，381m 高，享有世界最高建筑荣誉长达 40 年之久。
20 世纪 50 年代以后，随着新材料、新工艺以及新的结构体系的发展，层数和高度都有大幅度的突破，建筑结构体系也呈多样化、复杂化。
截止2010 年 2 月，世界范围内，按从地面到塔尖（spire）的高度计算，已建成最高的高层建筑为阿拉伯联合酋长国迪拜的哈利法塔（BurjKhalifar），162 层，828 m高（见图 1）；我国台湾省的台北 101 购物中心（Taipei 101），101 层，508 m高（见图 2）；我国上海的上海中心大厦（Shanghai Tow-er），124 层，632 m 高。
建筑结构设计文献综述范文3000字
建筑结构设计文献综述范文3000字引言建筑结构设计是建筑工程中的重要环节，对于保证建筑安全、提高建筑使用性能至关重要。
在过去的几十年里，建筑结构设计领域取得了显著的进展，涌现出了许多新的理论和技术。
本文将对建筑结构设计领域的相关文献进行综述，总结和分析不同研究方法和技术的应用和发展。
一、常见的建筑结构设计方法1. 极限状态设计方法极限状态设计方法是一种常见的建筑结构设计方法，它主要通过分析结构在极限工况下的承载能力来确定结构尺寸和材料的选择。
在极限状态设计方法中，通常采用可靠度理论来评估结构的可靠性，以确保结构在极限状态下的安全性。
2. 等效静力法等效静力法是一种常见的建筑结构设计方法，它将动力荷载转化为等效静力荷载，然后通过静力分析来确定结构的稳定性和承载能力。
等效静力法在结构设计中应用广泛，特别适用于简单和规则的结构。
3. 非线性分析方法非线性分析方法是一种较新的建筑结构设计方法，它考虑了结构在荷载作用下的非线性变形和破坏行为。
非线性分析方法通常采用有限元法或其他数值方法来模拟结构的力学行为，可以更准确地评估结构的承载能力和安全性。
二、建筑结构设计的优化方法1. 多目标优化方法多目标优化方法是一种常见的建筑结构设计优化方法，它将多个设计目标统一考虑，通过调整结构的参数来找到最优解。
多目标优化方法可以有效地平衡不同目标之间的矛盾，提高结构的性能和经济性。
2. 遗传算法遗传算法是一种常用的建筑结构设计优化方法，它通过模拟生物进化过程来搜索最优解。
遗传算法通过定义适应度函数和遗传操作，通过不断迭代来寻找最优解。
遗传算法具有较强的全局搜索能力，能够找到较优解。
3. 模拟退火算法模拟退火算法是一种常用的建筑结构设计优化方法，它通过模拟金属退火过程来搜索最优解。
模拟退火算法通过定义能量函数和随机搜索策略，通过不断迭代来寻找最优解。
模拟退火算法具有较强的局部搜索能力，能够找到局部最优解。
三、建筑结构设计的新技术和新方法1. 智能优化算法智能优化算法是一种新兴的建筑结构设计方法，它将人工智能技术应用于结构设计中。
结构优化方法研究综述
三、多尺度优化方法
随着对结构优化设计的需求不断提高，单一尺度的优化方法已无法满足复杂 结构优化的需要。因此，多尺度优化方法应运而生。这种方法将结构划分为多个 尺度，对每个尺度进行优化，以实现整体结构的最佳设计。这种方法可以有效处 理跨尺度问题，提高优化的效率和准确性。
四、考虑非线性效应的优化方法
六、未来展望
随着科学技术的发展，工程结构优化设计将继续取得进步。未来，我们将面 临更多的挑战和机遇。例如，如何实现大规模复杂结构的优化设计？如何将优化 理论和方法应用于新型材料和结构？如何提高优化的效率和准确性工程结构优化设计是现代工程技术发展的重要方向之一。通过不断的 研究和实践，我们可以期待在未来实现更加精确、高效和智能的工程结构优化设 计。
二、地震属性优化方法的研究方法地震属性优化方法的研究方法主要涉及到 了地震数据的预处理、特征提取、分类、聚类等环节。其中，预处理包括噪声去 除、地表一致性校正等内容；特征提取则包括振幅、频率、相位等方面；分类和 聚类则涉及到机器学习和人工智能的相关技术。
三、地震属性优化方法的研究成果经过多年的研究，地震属性优化方法在多 个方面已经取得了显著的成果。例如，研究人员通过对地震数据的振幅、频率和 相位等属性进行分析，成功预测了多个地区的油气储量和地质构造。此外，分类 和聚类算法的应用也帮助科研人员更好地识别和预测了地质现象。
结论：本次演示对地震属性优化方法进行了综合性评述，概括了研究目的、 方法、结果和结论。通过介绍地震属性优化方法的研究现状、研究方法、研究成 果和不足之处，指出了今后需要进一步探讨的问题和研究方向。随着地球科学技 术的不断发展，相信地震属性优化方法的研究将会取得更加显著的成果。
摘要
本次演示旨在综述我国企业资本结构优化的研究现状，包括其概念、意义、 影响因素、作用机理、现状、存在问题、相关政策和措施，以及未来发展趋势和 前景。本次演示旨在提供对我国企业资本结构优化的全面认识，为相关政策和措 施的制定提供参考，并为企业资本结构优化的实践提供指导。
结构优化设计 综述
结构优化设计综述结构优化设计是指通过对系统结构的调整和优化，以提高系统的性能、可靠性和效率。
在工程领域中，结构优化设计是一个重要的研究方向，它涉及到多个学科领域，包括机械工程、土木工程、电子工程等。
本文将综述结构优化设计的基本概念、常用方法和未来发展趋势。
一、基本概念结构优化设计是一种通过调整系统的结构，以实现最佳性能的设计方法。
在结构优化设计中，需要考虑多个因素，包括材料的选择、结构的形状、载荷的分布等。
通过优化设计，可以实现系统的最优化，提高系统的性能和效率。
二、常用方法在结构优化设计中，常用的方法包括拓扑优化、几何优化和材料优化等。
1. 拓扑优化拓扑优化是一种通过改变系统的拓扑结构，以实现最优性能的设计方法。
在拓扑优化中，通过对系统的连通性和分布进行调整，以实现最佳的性能。
拓扑优化可以应用于多个领域，包括机械结构设计、电路板设计等。
2. 几何优化几何优化是一种通过改变系统的几何形状，以实现最优性能的设计方法。
在几何优化中，通过对系统的尺寸和形状进行调整，以实现最佳的性能。
几何优化可以应用于多个领域，包括飞机设计、建筑设计等。
3. 材料优化材料优化是一种通过选择最佳材料，以实现最优性能的设计方法。
在材料优化中，通过对系统的材料特性进行调整，以实现最佳的性能。
材料优化可以应用于多个领域，包括汽车设计、电子设备设计等。
三、未来发展趋势随着科技的不断发展，结构优化设计领域也在不断创新和发展。
未来的结构优化设计将更加注重多学科的综合应用，以实现系统性能的最大化。
1. 多学科优化多学科优化是一种结合多个学科领域的优化方法。
在多学科优化中，需要考虑多个学科的要求和限制，以实现系统的最优化。
多学科优化可以应用于多个领域，包括航空航天、能源等。
2. 数据驱动优化数据驱动优化是一种通过分析和利用大数据，以实现系统的最优化。
在数据驱动优化中，可以通过对大量实验数据的分析，来优化系统的结构和性能。
数据驱动优化可以应用于多个领域，包括人工智能、智能制造等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
结构优化设计的综述与
发展
-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
结构优化设计的综述与发展
摘要：结构优化设计，就是在计算机技术等高科技手段的支持下，为了提升机械产品的性能、工作效率，延长机械产品的工作寿命，对机械产品的尺寸、形状、拓扑结构和动态性能进行优化的过程。
这是机械行业发展的必然要求，也是信息时代的必然要求。
结构优化设计，必须在保证机械产品满足工作需要的前提下，通过科学的计算来实行。
文章将简单对结构优化设计的发展状况进行介绍，列举几种优化设计方法，以及讨论未来优化的发展情况。
关键词：结构优化设计发展优化设计方法
1 结构优化设计
结构优化简单来说就是在满足一定的约束条件下，通过改变结构的设计参数，以达到节约原材料或提高结构性能的目的。
结构优化设计通常是指在给定结构外形，给定结构各元件的材料和相关载荷及整个结构的强度、刚度、工艺等要求的条件下，对结构进行整体和元件优化设计。
结构优化设计一般由设计变量、约束条件和目标函数三要素组成。
评价设计优、劣的标准，在优化设计中称为目标函数；结构设计中以变量形式参与的称为设计变量；设计时应遵守的几何、刚度、强度、稳定性等条件称为约束条件，而设计变量、约束函数与目标函数一起构成了优化设计的数学模型。
结构优化的目的是让设计的结构利用材料更经济、受力分布更合理。
结构优化设计根据设计变量选取的不同可以分为截面（尺寸）优化、形状优化、拓扑优化三个层次。
尺寸优化是选取结构元件的几何尺寸作为设计变量，例如，杆元截面积、板元的厚度等等[1]。
而形状优化是选取结构的内部形状或者是节点位置作为设计变量。
拓扑优化就是选取结构元件的有无作为设计变量，为0-1型逻辑型设计变量。
2 结构优化设计研究概况与现状
结构优化设计最早可以追溯到17世纪，伽利略和伯努利对弯曲梁的研究从而引发了变截面粱形状优化的问题。
后来Maxwell和Michell提出了单载荷仅有应力约束条件下最小重量桁架结构布局的基本理论，为系统地分析结构优化理论作出了重大的贡献。
然而长期以来，由于缺乏高速可靠的计算手段和理论，结构优化设计一直无法获取较大发展。
到上世纪六十年代，有限元技术借助于计算机技术，得到了极大的发展。
1960年Schmit在求解多种载荷情况下弹性结构的最小重量问题时，首次在结构优化中引入入数学规划理论，并与有限元方法结合应用，形成了全新的结构优化思想，标志着现代结构优化技术的开始[2]。
1973年Zienkiewicz和Campbell[3]在解决水坝的形状优化问题时，首次以节点坐标作为设计变量，在结构分析方面使用了等参元，在优化方法上使用了序列线性规划的方法。
其后，众多的学者在此基础上，逐渐发展形成了使用边界形状参数化方法描述连续体边界的方法，即采用直线、圆弧、样条曲线、二次参数曲线、二次曲面、柱面等方式来描述边界。
1982年，Iman提出了设计元法。
该方法把结构分成若干子域，每个子域对应一个设计元。
设计元由一组控制设计元几何形状的主节点来描述，接着选择一组设计变量来控制主节点的移动。
该方法可以有效地减少设计变量，但也存在网格畸形的缺点。
1986年Belegundu提出了基于自然设计变量和形状函数的形状优化方法[4]。
他选择了作用在结构上的假想载荷等一系列自然变量，把由假想载荷产生的位移加到初始
形状上产生新的形状，建立了网格节点位移和有限元分析产生设计变量的线性关系，解决了平面弹性问题。
1988年Bendsoe和Kikuchi发表的基于均匀化理论的结构拓扑优化设计，开创了连续体结构拓扑优化设计研究的新局面。
2002年罗鹰等提出三角网格进化法，该方法在优化过程中实现了退化和进化的统一，提高了优化效率。
结构优化设计经过五十多年的发展，尺寸优化与形状优化都发展到了非常成功的阶段，在工程界有了广泛的应用。
目前的尺寸优化技术己经相当成熟，主要使用的方法可以分为两大类最优性准则法和数学规划法。
有关拓扑优化方面，各种方法的研究都正处于理论探索方面。
结构拓扑优化是近年来从结构优化研究中派生出来的新分支，它在计算结构力学中已经被认为是最富挑战性的一类研究工作。
目前有关结构拓扑优化的工程应用研究还很不成熟，在国外处在发展的初期，尤其在国内尚属于起步阶段。
3 结构优化设计中的优化算法
为了将结构优化技术付诸实用，除了建立可靠的优化模型外，还需要选择收敛速度快且计算不是很复杂的优化算法。
采用适当的优化算法求解数学模型，可归结为在给定条件（例如约束条件）下求目标函数的极值或最值问题。
在实际工程优化问题中，约束条件和目标函数的关系不仅是非线性的，而且是隐式函数，因此优化算法的选用至关重要，需要对于不同层次的优化问题选用不同的优化算法。
按优化算法的理论基础划分，主要可以分为以下三种类型准则法。
（1）准则法是通过力学概念或工程经验来建立相应的最优设计准则，利用这个准则在满足各种约束的设计方案中寻找最优性设计方案的方法。
常用的最优性准则可以分为两类即从直观力学概念出发建立的力学准则和从Kuhn-Tucker局部条件出发建立的理性准则。
准则法的优点是物理意义明确，方法相对简便，优化中结构重分析次数少，收敛速度较快等。
目前结构拓扑优化的方法中，其力学模型一般都具有极庞大的设计变量数目，所以用得较多的优化算法也是准则法。
（2）数学规划方法。
数学规划法是以规划论为基础。
它理论严谨，适用面广，且收敛性有保证其缺点有：计算量大，收敛较慢，特别对多变量的优化问题更甚。
20世纪70年代中期以后，结构优化设计中的规划法吸收了准则法的优点，根据力学特性进行了某些改进，如显式逼近、变量连接、选择有效约束、引入倒数变量、采用对偶求解技术等，使计算效率得到了显著提高。
通常使用的数学规划法主要有可行性方向法、序列线性规划法和序列二次规划法、罚函数法、乘子法等。
求解结构形状优化问题时，更多使用的优化算法是数学规划法。
（3）另外，近年来，适合于并行计算的全局搜索法并结合仿生学的各种方法，如基因遗传算法、模拟退火算法，神经网络法，极大熵原理法等开始应用于结构优化上，也取得了瞩目的进展。
4 总结与展望
传统的产品设计流程是一个人工反复设计的过程。
工程师借助CAD工具进行产品的设计，接着提交工厂进行加工制造，然后对产品进行实验。
如果产品不能满足要求或出现质量问题，就要对产品进行修改。
随着CAE技术的发展，在初步设计阶段，就需要对结构进行虚拟实验，对于不满足设计要求的产品需要设计人员进行修改。
而结构优化无疑应是产品设计的重要一步。
先对产品进行概念优化设计，然后提交设计人员进行CAD设计，通过CAE虚拟实验检查设计的产品是否符合要求，如果不符合要求，再对产品进行优化，直到满足CAE虚拟实验。
完成这些后，再将产品提交制造。
机械结构的优化设计，是随着时代和行业的发展而不断变化的。
近年来，机械结构的优化设计开始趋向于结构模型的复杂化和结构系统的大型化。
如轨道车辆的设计制造中，在保证车辆的静强度、刚度、模态等符合标准的同时，对车辆进行轻量化设计，将车辆中各个型材或焊接结构的尺寸、形状等作为设计变量，设计变量的增加，导致结构的分析推导和数值的计算难度增加，一些特殊的结构优化没有相应的公式，采用大型的结构系统进行优化设计，可以将一些复杂的结构分解为各个子结构进行优化，对于一些涉及多个学科的设计优化，也可以按照学科不同来进行优化。
并行计算技术的运用，是机械结构的优化设计的另一个发展方向。
这一技术的主要代表有遗传算法和模仿神经网络的人工算法。
这种算法适用于离散与连续混合变量的全局优化，能够提高机械产品的质量和精确度。
拓扑结构的优化设计仍然是结构优化设计的主要研究内容。
拓扑结构的优化，能够为结构方案的设计提供科学依据，可以根据产品的需要灵活选择设计方案，一般运用在大型机械的结构设计上，需要构建大型的结构模型，进行复杂的结算。
拓扑结构的优化，同时也能促进机械结构尺寸的优化和形状的优化，提升机械产品的性能。
目前这方面主要存在的问题有对于应力约束的处理、“多孔状”材料的分布、计算模型的病态等[5]。
解决这些难题，是拓扑结构优化在未来的重点工作内容。
机械优化设计在传统机械设计基础上，结合大量先进科学得到了高效的设计方法，大大提高了机械设计的质量和速度，随着数学理论和计算理论的发展，机械优化设计方法也在不断更新，思维更加开阔，各种设计方法也都得到了不同程度的完善[6]。
所以机械优化设计不但要深化工程设计理论，更要结合多种学科打开更加广阔的发展未来。
参考文献
[1] 王伟．大展弦比飞翼结构拓扑形状与尺寸优化设计[D]．西安：西北工业大学，2007
[2] 黄彬．基于双方向渐进优化方法的结构拓扑优化设计[D]．南京：南京航空航天大学，2005
[3] 苏胜伟．基于Optistruct拓扑优化的应用研究[D]．哈尔滨：哈尔滨工程大学，2008
[4] 李芳，凌道盛．工程结构优化设计发展综述[J]．工程设计学报(机械·设备和仪器的开发技术)，2002,(5):229-235．
[5] 房灿．机械结构优化设计应用与趋势研究[J]．科技创新与应用，2016,166(18):137
[6] 吴亚明．机械优化设计的应用发展分析[J]．中小企业管理与科技（中旬刊），2015,(6):167-168。