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计算智能在机械结构优化设计中的应用  
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【作者】 茹兴鹏;
【导师】 顾克秋;
【学位授予单位】 南京理工大学;
【学科专业名称】 机械制造及其自动化
【学位年度】 2004
【论文级别】 硕士
【网络出版投稿人】 南京理工大学
【网络出版投稿时间】 2004-09-09
【关键词】 计算智能; 结构优化; 遗传算法; GA; 神经网络; 近似分析技术; 拓扑优化; ESO;
【英文关键词】 computational intelligence; structural optimization; genetic algorism; GA artificial neural networks; approximation; topology optimization; ESO;
【中文摘要】 本文以火炮的轻量化为工程背景，研究了计算智能的基本原理和方法，并将其应用于某火炮下架的结构优化设计。 用板单元(Shell)、梁单元(Beam)耦合的方法建立了箱型下架结构的有限元模型，并对模型进行适当的简化处理，提取特征参数，在Patran环境下编程实现了结构的参数化建模； 将遗传算法与参数化技术相结合，对下架结构进行了尺寸优化和形状优化。针对具体问题构造出适应度评价函数，用罚函数法处理约束，通过设计合理、高效的遗传算子，设定算法运行的控制参数等，增强了遗传算法的全局搜索能力。遗传算法的应用有效地降低了结构的应力水平和重量； 在遗传算法对下架结构进行尺寸、形状优化的基础上，用ESO方法进行了拓扑优化，通过逐渐去除结构中的低应力材料，改善结构的传力路径，进一步减轻了结构的重量。采用B-Spline方法对结构的边界进行了光滑处理； 利用BP神经网络的非线性映射能力，训练得到了下架结构响应与设计变量之间的神经网络映射模型，并将其作为近似分析工具取代有限元分析过程应用于下架的结构优化。结果表明，应用这种方...
【英文摘要】 In the context of weight cutting of artillery structure, this thesis mainly researches the theory of computational intelligence and it's application in the structural optimization of a howitzer carriage. Finite element model of box howitzer carriage is created by coupling shell and beam elements. And then the model is simplified properly and characteristic parameters are extracted. Finally, parametric model is created by PCL programming in the environment of MSC.PATRAN. Genetic algorism ...

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