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机械优化设计Mechanicaloptimizationdesign教材:机械优化设计(第四版),孙靖民主编***出版社绪论优化设计是20世纪60年代初,在电子计算机技术广泛应用的基础上发展起来的一门新的设计方法。它是以电子计算机为计算工具,利用最优化原理和方法寻求最优设计参数的一门先进设计技术。绪论一、定义:优化设计:根据给定的设计要求和现有的设计条件,应用专业理论和优化方法,在计算机上满足给定设计要求的许多可行方案中,按给定的目标自动地选出最优的设计方案。机械优化设计:在满足一定约束的前提下,寻找一组设计参数,使机械产品单项设计指标达到最优的过程。绪论一、定义:机械优化设计:机械设计理论+优化方法得到设计参数的最优值指在一定条件(各种设计因素)影响下所能得到的最佳设计值。(相对概念)绪论一、定义:机械优化设计方法包括:1)解析法:主要是利用微分学和变分学的理论,适应于解决小型和简单的问题;2)数值计算方法:使利用已知的信息,通过迭代计算来逼近最优化问题的解,因此它的运算量很大,直到计算机出现后才得以实现。绪论二、从传统设计到优化设计:传统设计:在调查分析的基础上,参考同类产品通过估算、经验类比或试验等方法来确定初始方案,然后通过计算各个参数是否能满足设计指标的要求,如果不符合要求就凭借经验对参数进行修改,反复进行分析计算——性能检验——参数修改,直到符合设计指标为止。优化设计:借助计算机技术,应用一些精度较高的力学的数值分析方法(如有限元法等)进行分析计算,并从大量的可行设计方案中寻找到一种最优的设计方案。绪论二、从传统设计到优化设计:优化设计与传统设计相比有以下三点特点:设计的思想是最优设计,需要建立一个能够正确反映实际设计问题的优化数学模型;设计的方法是优化方法,一个方案参数的调整是计算机沿着使方案更好的方向自动进行的,从而选出最优方案;设计的手段是计算机,由于计算机的运算速度快,分析和计算一个方案只需要几秒甚至千分之一秒,因而可以从大量的方案中选出“最优方案”。绪论三、本课程的主要内容:机械优化设计包括:1)建立优化设计问题的数学模型2)选择恰当的优化方法3)编程求解最优的设计参数绪论三、本课程的主要内容:本课程的研究内容:优化的原理与算法本课程分为八章进行讨论:第一章,介绍优化设计的基本概念;第二章,介绍优化设计算法中用到的数学基础知识,为后面几章的学****打好基础;第三、四、五、六章分别介绍一位搜索、无约束优化、线性规划和约束优化的原理与算法,这些都是本课程学****的重点;第七章,介绍多目标及离散变量优化方法;第八章,介绍几种机械优化设计的实例,说明如何应用优化方法解决机械设计问题。绪论四、机械优化设计的发展趋势:1)模糊优化设计技术2)面向产品创新设计的优化技术3)广义优化设计技术4)产品全寿命周期的优化设计技术5)CAD/CAPP/CAM集成系统中的优化技术6)智能优化算法7)多学科综合优化