結構智能設計與優化

目錄

緒論

1經典結構優化設計 / 

2現代結構優化設計 / 

第1章  拓撲優化概述

1.1引言 / 

1.2基本內涵 / 

1.3方法研究概述 / 

1.3.1均勻化方法 / 

1.3.2變密度方法 / 

1.3.3水平集方法 / 

1.3.4等幾何拓撲優化方法 / 

1.4應用研究概述 / 

1.4.1力學超材料微結構設計 / 

1.4.2材料/結構跨尺度優化設計 / 

1.4.3大規模並行拓撲優化設計 / 

1.4.4復雜結構拓撲優化設計 / 

1.4.5AI驅動的結構智能優化設計 / 

本章習題 / 

參考文獻 / 

第2章  智能優化算法基礎

2.1引言 / 

2.2遺傳算法 / 

2.2.1遺傳算法簡介 / 

2.2.2遺傳算法的生物學基礎 / 

2.2.3遺傳算法的基本操作 / 

2.2.4遺傳算法的應用與運算流程 / 

2.2.5遺傳算法設計與實現 / 

2.3粒子群優化算法 / 

2.3.1粒子群優化算法簡介 / 

2.3.2粒子群優化算法的生物學基礎 / 

2.3.3粒子群優化算法的基本操作 / 

2.3.4粒子群優化算法設計與實現 / 

2.4差分進化算法 / 

2.4.1差分進化算法簡介 / 

2.4.2差分進化算法的基本操作 / 

2.4.3差分進化算法的應用與運算流程 / 

2.4.4差分進化算法設計與實現 / 

2.5其他智能優化算法 / 

2.5.1蟻群優化算法 / 

2.5.2人工蜂群優化算法 / 

本章習題 / 

參考文獻 / 

第3章  有限單元法

3.1引言 / 

3.2偏微分方程 / 

3.2.1等效積分形式 / 

3.2.2等效積分弱形式 / 

3.2.3加權余量法： 伽遼金法 / 

3.3固體力學的基本方程 / 

3.4有限元基本格式 / 

3.4.1一般流程 / 

3.4.2合適的空間 / 

3.4.3弱形式及其解的性質 / 

3.4.4區域離散化 / 

3.4.5形函數 / 

3.4.6位移函數 / 

3.4.7應變場求解 / 

3.4.8離散化系統平衡方程 / 

3.5四節點四邊形單元 / 

3.5.1形函數 / 

3.5.2應變位移矩陣 / 

3.5.3單元剛度矩陣 / 

3.6八節點六邊形單元 / 

3.6.1形函數 / 

3.6.2應變位移矩陣 / 

3.6.3單元剛度矩陣 / 

3.7高斯積分 / 

3.7.1一維積分法則 / 

3.7.2正方形區域的二維積分法則 / 

3.7.3立方體區域的三維積分法則 / 

本章習題 / 

參考文獻 / 

第4章  非均勻有理B樣條

4.1引言 / 

4.2Clark關於B樣條的定義 / 

4.2.1基函數 / 

4.2.2約束條件 / 

4.2.3n階連續性要求的B樣條基函數 / 

4.3B樣條的遞推定義與算法 / 

4.3.1節點向量 / 

4.3.2遞推定義基本原理 / 

4.3.3B樣條基函數基本構造 / 

4.4B樣條基函數的基本性質 / 

4.4.1局部支撐性 / 

4.4.2凸組合性 / 

4.4.3B樣條基函數在節點處的連續特性 / 

4.4.4B樣條基函數與Bernstein基函數的關系 / 

4.4.5B樣條函數導數的遞推性質 / 

4.4.6二次均勻B樣條曲線 / 

4.4.7B樣條實體 / 

4.5非均勻B樣條曲線與曲面 / 

4.5.1非均勻基B樣條基函數 / 

4.5.2非均勻基B樣條節點矢量的確定 / 

4.5.3非均勻B樣條曲線及其插值 / 

4.6有理B樣條 / 

4.6.1一次有理B樣條曲線和曲面 / 

4.6.2二次有理B樣條曲線和曲面 / 

4.7非均勻有理B樣條 / 

4.7.1NURBS曲線、曲面的定義與性質 / 

4.7.2NURBS曲線曲面的基本算法 / 

4.7.3NURBS曲線和曲面的應用 / 

4.8NURBS工具包： MATLAB / 

4.8.1核心架構 / 

4.8.2基本模塊 / 

4.8.3經典案例： 帶彎頭的管道 / 

本章習題 / 

參考文獻 / 

第5章  等幾何分析

5.1引言 / 

5.2關鍵概念 / 

5.3理論框架 / 

5.3.1等參概念 / 

5.3.2在計算域上定義函數 / 

5.3.3邊值問題 / 

5.3.4數值方法 / 

5.3.5邊界條件 / 

5.3.6線彈性 / 

5.4IGA與經典FEM的對比分析 / 

5.4.1代碼架構 / 

5.4.2相似與差異 / 

5.5IGA程序算法實施 / 

5.5.1核心架構 / 

5.5.2基本模塊 / 

5.5.3經典案例： 承受均勻面內拉伸的無限大平板圓孔(應力分析) / 

本章習題 / 

參考文獻 / 

第6章  變密度方法

6.1引言 / 

6.2基本原理 / 

6.3剛度最大化模型 / 

6.3.1數學優化模型 / 

6.3.2剛度矩陣 / 

6.3.3過濾數值方案 / 

6.4靈敏度分析 / 

6.5最優準則法 / 

6.5.1Kuhn-Tucker最優化條件 / 

6.5.2優化準則法基本理論 / 

6.6數值實施 / 

6.6.1二維拓撲優化99行程序簡要說明 / 

6.6.2三維拓撲優化169行程序簡要說明 / 

6.7數值案例討論 / 

6.7.1二維標準案例 / 

6.7.2三維標準案例 / 

本章習題 / 

參考文獻 / 

第7章  等幾何拓撲優化方法

7.1引言 / 

7.2方法整體框架 / 

7.3密度分布函數 / 

7.3.1控制點密度 / 

7.3.2平滑機制 / 

7.3.3密度分布函數 / 

7.4線彈性等幾何分析 / 

7.4.1伽遼金法 / 

7.4.2剛度矩陣 / 

7.5拓撲優化模型 / 

7.5.1數學優化模型 / 

7.5.2靈敏度分析 / 

7.6程序詳解： IgaTop2D / 

7.6.1程序框架 / 

7.6.2關鍵變量名解釋 / 

7.6.3程序解釋 / 

7.7數值案例討論 / 

7.7.1懸臂梁 / 

7.7.21/4圓環 / 

7.7.33D Michell結構 / 

7.7.43D類橋梁結構 / 

本章習題 / 

參考文獻 / 

第8章  基於智能優化算法的結構優化設計

8.1引言 / 

8.2經典結構優化設計問題舉例 / 

8.2.1三角桁架結構的尺寸優化問題 / 

8.2.2壓力彈簧優化問題 / 

8.2.3復合材料層合板鋪層順序優化問題 / 

8.3優化設計中約束處理方法 / 

8.3.1約束優化問題 / 

8.3.2約束處理方法 / 

8.3.3方法應用實例 / 

8.4數值案例討論與程序實現 / 

8.4.1三角桁架結構的尺寸優化設計 / 

8.4.2壓力彈簧問題 / 

8.4.3復合材料層合板鋪層順序優化 / 

本章習題 / 

參考文獻 /