一种基于刚度扩散模型的新型桁架结构布局优化设计理论研究

本项目以申请者首创提出的刚度扩散模型在桁架结构的布局优化设计中的理论研究为主体展开工作。该模型与桁架结构的布局优化设计领域长期以来广泛采用的基结构模型相比具有显著的灵活性，为解决基结构法存在已久的设计空间局限问题提供了新的研究思路与解决途径。该模型中，采用径向基函数插值将离散的杆件单元刚度矩阵扩散至预先划分的背景网格单元中，使各杆件单元可以以背景网格单元为依托，既互相独立，又互相联系，因而在优化的整个过程中，各杆件之间不必再像传统的优化模型中那样保持相连，是一种全新的结构布局优化设计思路。由于该模型是首次提出，因此存在大量的理论与应用问题亟待解决，包括效率，精度，稳定性，扩展性等。本项目围绕该模型的基础性理论研究工作展开，以桁架结构布局优化设计方法为先导，将逐步扩展至整个离散结构的优化设计领域，为工程中的实际应用提供先验性的研究经验与理论支持。

本项目针对刚度扩散模型在桁架结构的布局优化设计中的理论和应用开展了研究工作。由于该方法与桁架结构的布局优化设计领域长期以来广泛采用的基结构模型相比更具灵活性，因此为解决基结构法存在的部分问题提供了新的研究思路与解决途径。该方法是首次提出，存在大量的理论与应用问题亟待解决，包括计算效率、精度、稳定性和扩展性等。本项目首先从基础性理论研究工作展开，研究了桁架结构布局优化设计方法，并逐步扩展至整个离散结构的优化设计领域，以期为工程中的实际应用提供初步的研究经验与理论支持。本项目的开展取得了预期的研究效果，基本按照计划完成了各项研究任务，共发表SCI论文2篇，国际会议论文6篇，国内会议论文2篇，国际会议报告8次，国内会议2次，承办国际会议1次，工作论文若干。培养博士生3名，硕士生3名。