结构动力形状优化设计理论及其应用技术研究

工程结构的实际工作环境通常是复杂的动力学环境。结构形状优化设计能显著改善其受力状况，减小并控制其振动响应水平。本项目研究包括：离散结构(桁架、刚架)动力形状优化、形状与尺寸组合优化设计；连续体结构(薄板)动力边界形状优化设计等。本研究以结构减重为目的，以系统固有频率或动响应为约束条件，优化设计离散、连续及其组合结构的形状和尺寸。重点解决频率和响应对形状变量灵敏度分析与计算问题，探索简便实用的优化准则和优化设计新方法。现有的优化研究内容主要集中于结构动力尺寸优化，而形状优化研究成果不多。究其原因主要在于频率、响应等约束函数的隐含性更强、非线性度更高、局部模态以及重频引起的频率不可导等一系列难点问题。开展结构动力形状优化理论研究，解决现存各种难点问题，对推动结构动力优化理论的发展和在工程实际中的应用具有极大的促进作用。对改善航空、航天结构的动态性能，减轻结构重量具有很强的实际意义和应用价值。