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正版新书]现代设计方法/高等院校十一五规划教材陶栋材 主编 著9
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章 绪论
1.1 设计的基本概念
1.2 传统设计与现代设计
1.3 设计过程与设计方法
1.4 设计类型与设计原则
1.5 部分现代设计方法简介
1.6 学习现代设计方法的意义
思考题
第二章 优化设计方法
2.1 概述
2.2 优化设计的数学模型
2.3 优化设计的数学基础
2.4 一维搜索方法
2.5 无约束优化方法
2.6 有约束优化方法
2.7 Matlab在优化方法中的应用
思考题
第三章 计算机辅助设计
3.1 概述
3.2 设计资料的处理
3.3 计算机辅助图形处理
3.4 CAD建模技术及产品数据模型
3.5 计算机辅助机构分析
3.6 计算机仿真
思考题
第四章 有限元法
4.1 概述
4.2 弹性力学基本理论
4.3 有限元基本原理
4.4 等参单元及数值积分
4.5 有限元分析中若干问题的处理
4.6 有限元分析软件ANSYS的应用
4.7 应用实例
思考题
第五章 可靠性设计
5.1可靠性概论
5.2机械可靠性设计原理与可靠度计算
5.3机械静强度可靠性设计
5.4疲劳强度可靠性设计
5.5可靠性试验
思考题
第六章 创新设计
6.1概述
6.2创新思维的基本方法
6.3创新思维技法
6.4产品创新设计
6.5产品创新设计实例
思考题
参考文献
……
第二章 优化设计方法
2.1 概述
早期的优化设计是基于人类的直觉和逻辑思维进行的,到20世纪50年代,线性规划已有初步发展,自1947年,丹捷格(GB.Dantzig)提出了求解一般线性规划问题的方法——单纯形法之后,线性规划在理论上趋向成熟,在实际中的应用日益广泛与深入。二十世纪60年代,计算机的应用、应用数学的发展,促进了优化技术的迅猛发展,它已渗透到工程技术问题的每一角落,渗透到各个领域,形成了专门的科学分支。20世纪70年代后,优化技术已达到无孔不入的程度,工业、农业、国防各个领域、各个部门都已遍布了它的足迹。
所谓优化设计就是借助最优化数值计算方法和计算机技术求取工程问题的最优化设计方案。显然这是一种用数学方法解决设计问题的设计方法。优化设计是保证产品具有优良的性能,减轻自重或体积,降低工程造价的一种有效设计方法,它可以使设汁者从大量烦琐和重复的计算工作中解脱出来,使之有更多的精力从事创造性的设计,大大提高设计效率。主要应用于旧产品的改造和新产品的开发,现在它以规划论为核心、以高速的电子计算机为工具的重要的现代技术,从单变量或多变量的单目标向多变量多目标的优化方向发展。
机械优化设计是优化理论在机械设计中的应用,它建立在近代数学最优化方法与计算机程序设计的基础上,横跨了机械设计,计算数学、计算机应用等学科,成为解决复杂设计问题的一种有效的工具。机械优化设计是机械现代设计方法中发展最快,应用最早的一种方法,优化设计的一般过程如图2-1所示。其中最重要的是建立所要解决问题的数学模型,即确定设计变量、目标函数及约束条件。它们的建立需要具备各个方面的专业技术知识,从系统工程的角度出发,抓住问题的关键。选择优化方法进行解算的基本原则是计算工作量小,省时;所需存储量小;计算精度高,数值稳定性好;逻辑结构简单;满足约束条件多。
2.2 优化设计的数学模型
进行实际问题的优化设计,首先需要建立其数学模型。
(1)目标函数。传统的设计方法可以说是一种经验方法,它的选优思想,受到了时间、条件和经验的限制,有一定的局限性;而优化设计方法它追寻一种目标,在追寻目标最大或最小的前提下,又保证满足所有的约束条件。目标函数通常分为单目标函数和多目标函数,单目标函数中通常分为性能指标最优和重量最轻,性能指标最优是目标函数的主要形式。 ……
本书在讨论传统设计和现代设计的关系、特点,以及对多种常用现代设计方法进行概括介绍的基础上,重点介绍了优化设计、计算机辅助设计、有限元法、可靠性设计和创新设计,同时本书融入了编者多年来在现代设计方法方面的一部分研究成果。通过对本书的学习,读者可以掌握现代设计方法的基本思想、原理、设计过程和应用。
本书可作为机械类硕士研究生和高年级本科生教材,也可供其他专业师生和从事机电产品设计的工程技术人员参考。
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