8.4 结构尺寸优化设计

结构尺寸优化设计一般以构件截面尺寸作为设计变量，如杆件截面积、梁单元截面尺寸、膜或板以及壳单元的厚度等，以降低结构重量，充分发挥材料的机械性能为优化设计目标，在结构强度、刚度等约束下进行寻优。一般情况下，尺寸设计变量与刚度矩阵为线性关系，在结构分析和优化算法的连接中，最优解的搜索过程并不改变结构的有限元网格模型，直接利用灵敏度分析和合适的数学规划方法就能完成尺寸优化。对于一定的几何状态，如固定节点位置和单元连接的桁架结构，有限元分析只是在杆件的横截面特性发生变化时需要重复进行；对于具有连续性结构的板或壳，将各单元厚度作为设计变量，优化结果是阶梯形分布的板厚度或壳厚度。结构尺寸优化的研究已经比较成熟，应用亦很广泛。事实上，结构优化设计的第一阶段是以尺寸优化起步的。尺寸优化虽然是结构优化中的最低层次，但它却为加深对结构优化问题的认识、使用各种不同类型的算法提供了宝贵的经验。(https://www.daowen.com)