机械优化设计理论与方法 多媒体教学系统 主讲：黄文权 2 0 0 5 .0 2 . 第一章 基本概念与理论基础 主要内容： 1 优化设计的基本思想 2 优化设计的应用及发展概况 3 优化设计数学模型、基本术语 4 优化设计理论的数学基础 5 优化设计的求解方法及其收敛判定条件 要求： 1 掌握优化设计的基本思想、 数学模型、基本术语、一般过程、求解方法及收敛判定条件、数学基础 2 了解优化设计的应用及发展概况 1 .1 优化设计概述 优化设计(Optimal Design)是 20 世纪60 年代发展起来的一门新学科，将最优化原理和计算技术应用于设计领域，为工程设计提供的一种重要的科学设计方法，是现代设计理论和方法的一个重要领域。 设计原则：参数(过程)最优设计 设计手段：计算机及其程序 设计方法：最优化数学方法 设计内容：物理模型->数学模型->数学模型求解 1 .1 .1 机械优化设计基本思想 一 设计过程 图 1 -1 机械产品设计过程 二 传统设计到优化设计 1 传统设计 方法：参照相同或相似产品进行估算、经验类比或试验分析 准则：安全-寿命设计；破损-安全设计 过程：主要由人工完成 图 1 -2 传统设计计算方法 2 机械优化设计 方法：建立产品优化模型并在约束条件下应用最优化方法求最优解 准则：单 (多 )目标最优化 过程：主要由计算机完成 图 1 -3 优化设计计算方法 三 优化设计基本思想 根据机械设计的一般理论、方法以及设计规范和行业标准等，把工程设计问题按照具体要求建立一个能体现设计问题的数学模型，然后采用最优化技术与计算机计算技术自动找出它的最优方案，使问题的解决 在某种意义上达到无可争议的完善化。 即在规定的各种设计限制条件下，优选设计参数 ，使某项或几项设计指标获得最优值，解决设计方案参数的最佳选择问题。 四 优化设计过程 1 优化设计过程 图 1 -4 优化设计过程 2 优化设计过程应用 图 1 -5 优化设计过程应用 1 .1 .2 优化设计发展状况 一 优化设计方法学 以数学规划、数值解法为理论基础，计算机技术和计算技术为手段，结合设计方法学，逐步发展成为一门新兴学科。 1 优化数学理论与设计方法的结合 2 优化设计模型研究：模型可靠性、稳健性、实用性，收敛性 3 新的优化方法研究：模糊优化、稳健优化、离散优化 4 广义优化设计方法研究及与CAD 的融合 二 优化设计的应用 1 机构优化设计 2 通用零部件、整机、...
