機械結構優化設計是一種現代設計理論和方法。
它是優化理論和方法在機械設計領域的應用。本書主要圍繞結構優化設計中的三種基本分類，即尺寸優化、形狀優化(形狀優化由于涉及結構邊界的復雜數學描述，本書不作詳細介紹)和拓撲優化，進行問題的描述以及求解，并主要集中在線彈性體的離散結構(桁架)和有限元離散的平面連續體兩大方面。
姚壽文編寫的《機械結構優化設計(國家卓越工程師教育培養計劃裝甲車輛工程專業系列教材)》要求學生具有一定高等數學、線性代數、固體力學和結構力學知識，尤其是有限元的基礎知識。由于學時較少，為使全書有較好的體系，便于廣大學生自學，在教材的內容上安排了A～E五個附錄，補充教材中涉及的一些基礎知識和必備知識。
第1部分 結構優化設計基本理論、方法
第1章 概述
1.1 結構優化的基本思想
1.2 設計過程
1.3 結構優化問題的通用數學描述
1.4 三種類型的結構優化問題
1.5 離散和分布參數系統
第2章 優化設計數學模型及實例分析
2.1 優化設計數學模型
2.1.1 設計變量
2.1.2 目標函數
2.1.3 約束條件
2.2 優化問題實例
2.2.1 應力約束兩桿桁架質量*小
2.2.2 應力和穩定約束兩桿桁架質量*小
2.2.3 應力和位移約束兩桿桁架質量*小
2.2.4 應力約束三桿桁架質量*小
2.2.5 剛度約束三桿桁架質量*小
第3章 凸規劃基本理論
3.1 優化設計問題的極值
3.2 局部極值和全局極值
3.3 函數的凸性
3.4 KKT條件
3.5 拉格朗日對偶法
3.5.1 拉格朗日對偶法概述
3.5.2 凸且設計變量可分離的拉格朗日對偶法
第4章 序列顯式凸近似方法
4.1 嵌套問題的一般求解過程
4.2 序列線性規劃
4.3 序列二次規劃方法
4.4 凸線性化
4.5 移動漸近線法
第5章桁架柔度優化問題
5.1 問題描述
5.2 嵌套方程及特點
5.2.1 嵌套問題的凸性
5.2.2 滿應力設計
5.2.3 柔度約束下體積*小
5.3 嵌套方程數值解
第6章 敏度分析的基本方法
6.1 數值法
6.2 解析法
6.2.1 直接解析法
6.2.2 伴隨解析法
6.3 虛載荷分析計算方法
6.3.1 桿
6.3.2 平面薄板
第7章二維連續體拓撲優化
7.1 二維彈性體
7.2 優化設計問題
7.3 變厚度薄板問題
7.3.1 問題描述
7.3.2 有限元離散
7.3.3 優化準則(OC)法
7.3.4 固體各向同性材料懲罰法(SIMP)
7.4 99行拓撲優化MATLAB程序
7.4.1 拓撲優化問題
7.4.2 MATLAB程序實現
7.4.3 程序功能擴充
7.4.4 拓撲優化實驗
第2部分 結構優化設計專題應用
第8章 Optistruct簡介
8.1 Otyperworks介紹
8.2 0ptistruct功能及特點
8.2.1 結構設計及優化
8.2.2 拓撲優化
8.2.3 形貌優化
8.2.4 形狀優化
8.2.5 尺寸優化
8.2.6 有限元分析
8.2.7 多體動力學分析
8.3 Optistruct結構優化常用模塊
8.3.1 HyperMesh界面概述
8.3.2 Optistruct結構優化基本流程
第9章 結構拓撲優化
9.1 二維結構拓撲優化
9.2 三維結構拓撲優化
第10章 形狀優化和尺寸優化
10.1 形狀優化
10.2 尺寸優化
第3部分 附錄
附錄A 矩陣基本運算
附錄B 函數的極值條件及搜索方向
附錄C 彈性力學問題有限元方法簡介
附錄D 優化方法的MATLAB程序
附錄E 拓撲優化99行程序
習題
參考文獻
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