复合形算法及流程图

机械优化设计摘要机械优化设计是最优化技术在机械设计领域的移植和应用,其基本思想是根据机械设计的理论,方法和标准规范等建立一反映工程设计问题和符合数学规划要求的数学模型,然后采用数学规划方法和计算机计算技术自动找出设计问题的最优方案。

作为一门新兴学科，它建立在数学规划理论和计算机程序设计基础上，通过计算机的数值计算,能从众多的设计方案中寻到尽可能完善的或最适宜的设计方案，使期望的经济指标达到最优，它可以成功地解决解析等其它方法难以解决的复杂问题。

优化设计为工程设计提供了一种重要的科学设计方法。

因而采用这种设计方法能大大提高设计效率和设计质量。

本文论述了优化设计方法的发展背景、流程，并对无约束优化及约束优化不同优化设计方法的发展情况、原理、具体方法、特点及应用范围进行了叙述。

另外，选择合适的优化设计方法是解决某个具体优化设计问题的前提，而对优化设计方法进行分析、比较和评判是其关键，本文分析了优化方法的选取原则。

之后对并对近年来出现的随机方向法、遗传算法、蚁群算法和模拟退火算法等新兴优化方法分别进行了介绍。

本文以交通领域中建立最优交通网路为例说明了优化设计方法的应用特点。

关键词：机械优化设计；约束；特点；选取原则目录第一章引言 (1)1.1优化设计的背景 (1)1.2机械优化设计的特点 (2)1.3优化设计的模型 (3)1.4优化设计的流程 (4)第二章优化设计方法的分类 (6)2.1无约束优化设计方法 (7)2.1.1梯度法 (7)2.1.2牛顿型方法 (7)2.1.3共轭梯度法 (8)2.1.4变尺度法 (8)2.2约束优化设计方法 (9)2.2.1直接解法 (9)2.2.2间接解法 (11)2.3多目标优化方法 (13)2.3.1主要目标法 (14)2.3.2加权和法 (14)第三章各类优化设计方法的特点 (15)3.1无约束优化设计方法 (15)3.2约束优化设计方法 (16)3.3基因遗传算法（Genetic Algorithem,简称GA） (16)3.4模糊优化设计方案 (17)第四章优化方法的选择 (18)4.1优化设计方法的评判指标 (18)4.2优化方法的选取原则 (19)第五章机械优化设计发展趋势 (21)第六章 UG/PRO-E建模 (23)参考文献 (27)第一章引言1.1优化设计的背景在人类活动中，要办好一件事（指规划、设计等），都期望得到最满意、最好的结果或效果。

物体离散化 将某个工程结构离散为由各种单元组成的计算模型， 这一步称作单元剖分。 离散后单元于单元之间利用单元的节点相互连接起来； 单元节点的设置、性质、数目等应视问题的性质，描 述变形形态的需要和计算进度而定。 用有限元分析计算所获得的结果只是近似的。如果划 分单元数目非常多而又合理，则所获 得的结果就与实 际情况相符合。
1956年Turener和Clough等用有限元法第一次得 出了平面应力问题的正确答案。 1960年Clough又进一步应用有限元法处理了平面弹 性问题，并提出了有限元法的名称，这才使得有限元 法的理论和应用都得到了迅速发展。 20世纪70年代以后，随着计算机和软件技术的发展 有限元法得到了迅猛的发展。
对于实际的连续结构，任何位置的物体都是相 互连接、相互作用的，而在被离散成有限元模型 后，假设相邻单元除节点外都是不相互连接、不相 互作用的，这一点是不符合实际的，但当单元趋近 无限小、节点无限多时，则这种离散结构将趋近于 实际的连续结构。 有限元法的离散处理的本质就是将原始的无限 自由度的连续体物理系统转换成由有限个节点自由 度组成的离散系统，且当所分割的单元无限小时， 该离散系统完全等价于原始的连续系统。
有限元基础理论
与ANSYS应用
CAD/CAE/CAM：CAD 工具用于产品结构设计，形 成产品的数字化模型，有限元法则用于产品性能的分 析与仿真，帮助设计人员了解产品的物理性能和破坏 的可能原因，分析结构参数对产品性能的影响，对产 品性能进行全面预测和优化；帮助工艺人员对产品的 制造工艺及试验方案进行分析设计。当前，有限元法 在产品开发中的作用，已从传统的零部件分析、校核 设计模式发展为与计算机辅助设计、优化设计、数字 化制造融为一体的综合设计。
增强可视化的前置建模和后置数据处理功能 目前几乎所有的商业化有限元程序系统都有功能很强 的前置建模和后置数据处理模块。使用户能以可视图 形方式直观快速地进行网格自动划分，生成有限元分 析所需数据，并按要求将大量的计算结果整理成变形 图、等值分布云图，便于极值搜索和所需数据的列表 输出。

2007年10月强度与环境 Oct.2007 第34卷第5期STRUCTURE & ENVIRONMENT ENGINEERING V ol.34, No.5大展弦比飞翼结构形状、尺寸综合优化设计王伟杨伟常楠（西北工业大学航空学院，西安 710072）摘要：为了降低无人机机翼的结构重量，对某型大展弦比复合材料飞翼结构进行了形状与尺寸综合优化设计。

在形状优化层次重点考虑主承力元件翼梁的位置，尺寸优化主要考虑各元件的几何尺寸。

采用NASTRAN进行尺寸优化，并将优化结果作为复合形法进行形状优化迭代的根据。

最后对整个结构的优化结果进行了详细有效的分析，可以看出，优化结果符合结构受力特点，减重效果明显。

关键词：大展弦比飞翼；形状优化；尺寸优化；复合形中图分类号：V221 文献标识码：A 文章编号：1006-3919(2007)05-0049-09Integrate shape/size optimization into a high aspect-ratioflying wing designWANG Wei YANG Wei CHANG Nan(College of Aeronautics, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, China) Abstract: In order to reduce structural weight of aircraft, in this paper, integrate shape/size optimization was utilized to a high aspect-ratio flying wing structure design. The shape optimization was mainly used to find the optimal locations of the longitudinal wing spars and the size optimization removes the redundant weight on all structural components. To begin with the integrate shape/size optimization, NASTRAN was used in size optimization, and then the results were transfer to the complex methods which were used to dealwith shape variables as the basic of the complex operation. Finally, the results of the optimization were analyzed effectively, it is shown that the optimization results agree with loading conditions and the weight reduction was obvious.Key words: high aspect-ratio flying wing; shape optimization; size optimization; complex method1 引言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以及整个结构的强度、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。

if (y > max)
/*如果y > max，则把y赋给max*/
max = y;
printf ("max=%d\n", max); /*输出max的值*/
}
4.3.1 if语句
运行结果：程序运行时若输入：59↙，结果如下图。
4.3.2 if-else语句
if-else语句用于双分支选择结构。根据条件的判定结果，选 择执行两种操作中的一种。if-else语句的基本格式如下：
4.2.2 逻辑运算及其表达式
同样，对于逻辑表达式：(表达式1) || (表达式2)，如果表达 式1的值为1，直接得出整个表达式的值也为1，而不再计算表达 式2的值。
if条件语句一般用于只有两种选择的情况。满足判定条件 执行一种操作，否则执行另一种操作。对if条件语句进行嵌套， 可以处理多种选择情况。
4.3.2 if-else语句
问题分析：目前只需要对动物分成两类。依题意，分类的条件 应为 “动物有毛发，且分泌乳汁”，条件为真时输出“是哺乳 动物”；否则输出“是鸟”。 算法设计：本例算法简单，采用if-else语句可实现该功能。算法 流程图略。
/*输出面积，保留两位小数*/
}
else
/*否则*/
printf ("构不成三角形\n");
/*输出“构不成三角形”*/
}
4.3.2 if-else语句
运行结果：程序运行时若输入345↙，结果如下图所示。
4.3.2 if-else语句 例4-5 用if-else语句求两个整数中的最大值。
问题分析：在例4-3中用if语句求出了两个整数中的最大值，实 现这一功能也可以采用if-else语句。方法是：比较两个变量x和y 的值，如果x>y则输出x，否则输出y。