結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計是上海尤音機(jī)電科技給客戶提供解決方案的重要手段之一，借助結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，我們在給定約束條件下，按某種目標(biāo)(如重量zui輕、成本zui低、剛度zui大等)求出zui好的設(shè)計方案，曾稱為結(jié)構(gòu)zui佳設(shè)計或結(jié)構(gòu)zui優(yōu)設(shè)計，相對于“結(jié)構(gòu)分析”而言，又稱“結(jié)構(gòu)綜合”；如以結(jié)構(gòu)的重量zui小為目標(biāo)，則稱為zui小重量設(shè)計。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的基本概念

1. 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計可定義為：對于已知的給定參數(shù)，求出滿足全部約束條件并使目標(biāo)函數(shù)取zui小值的設(shè)計變量的解。

2. 設(shè)計變量

設(shè)計變量指在設(shè)計過程中所要選擇的描述結(jié)構(gòu)特性的量，它的數(shù)值是可變的。設(shè)計變量可以是各個構(gòu)件的截面尺寸、面積、慣性矩等設(shè)計截面的幾何參數(shù)，也可以是柱的高度、梁的間距、拱的矢高和節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)等結(jié)構(gòu)總體的幾何參數(shù)。設(shè)計變量通常有連續(xù)設(shè)計變量和離散設(shè)計變量兩種類型。

3. 目標(biāo)函數(shù)

目標(biāo)函數(shù)是用來衡量設(shè)計好壞的指標(biāo)。采用何種指標(biāo)來反映設(shè)計好壞與結(jié)構(gòu)本身的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性有關(guān)。通常采用的目標(biāo)函數(shù)有：結(jié)構(gòu)重量、結(jié)構(gòu)體積、結(jié)構(gòu)造價三種。

4. 約束條件

結(jié)構(gòu)優(yōu)化的約束條件一般有幾何約束條件和性態(tài)約束條件兩種。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的工程應(yīng)用

1. 參數(shù)優(yōu)化設(shè)計

參數(shù)優(yōu)化是達(dá)到設(shè)計目標(biāo)的一種方法，通過將設(shè)計目標(biāo)參數(shù)化，采用優(yōu)化方法，不斷的調(diào)整設(shè)計變量，使得設(shè)計結(jié)果不斷接近參數(shù)化的目標(biāo)值。

參數(shù)優(yōu)化設(shè)計流程圖

2. 拓樸優(yōu)化設(shè)計

拓?fù)鋬?yōu)化（topology optimization）是一種根據(jù)給定的負(fù)載情況、約束條件和性能指標(biāo)，在給定的區(qū)域內(nèi)對材料分布進(jìn)行優(yōu)化的數(shù)學(xué)方法，是結(jié)構(gòu)優(yōu)化的一種。

拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計云圖

3. 形貌優(yōu)化設(shè)計

OptiStruct 形貌優(yōu)化（Topography Optimization）是一種面向薄壁結(jié)構(gòu)和鈑金件的概念設(shè)計技術(shù)，利用該軟件在設(shè)計初始階段設(shè)計人員就可以快速確定加強(qiáng)筋的布局。

形貌優(yōu)化設(shè)計云圖