工程结构不确定优化设计技术 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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内容简介

　　 《工程结构不确定优化设计技术》将工程领域存在的随机不确定性和认知不确定性分为随机性、模糊性和非概率凸性，分别从可靠性和稳健性分析与设计角度出发，详细介绍了工程结构不确定性优化设计技术理论及工程应用。理论方法部分主要针对单一不确定性和混合不确定性的工程实际，介绍了不确定性设计基本原理与适用范围，同时系统地总结了不确定性多学科优化设计技术；工程应用部分实践了各种设计模型及算法的工程实现方法，包括作者科研项目中的典型结构件等；最后对工程结构不确定性优化设计技术未来的前景作了简单的展望。

内页插图

目录

前言
第1章 绪论
1．1 引言
1．2 不确定性源及差异
1．3 含不确定性的某些实际问题
1．3．1 含随机不确定性的实际问题
1．3．2 含模糊不确定性的实际问题
1．3．3 含未确知而有界性实际问题
1．4 不确定优化
1．4．1 基于随机模型的优化方法
1．4．2 基于模糊模型的优化方法
1．4．3 基于非概率凸模型的优化方法
1．5 本章结论
参考文献
第2章 工程设计方法
2．1 可靠性设计
2．1．1 可靠性设计的重要性
2．1．2 可靠性设计原理
2．1．3 可靠性关系
2．2 稳健性设计
2．2 产品质量特性
2．2．2 稳健设计基本原理
2．2．3 稳健设计分类
2．2．4 稳健设计模型
2．2．5 稳健设计理论框架
2．3 代理模型
2．3．1 函数模型
2．3．2 径向基函数模型
2．3．3 多项式响应面模型
2．3．4 神经网络近似模型
……
第3章 数学规划与结构优化
第4章 随机优化设计方法
第5章 模糊优化设计方法
第6章 非概率优化设计方法
第7章 工程不确定优化设计方法
第8章 不确定多学科优化设计方法

前言/序言

　　结构分析和设计技术发展至今，一方面要求提高计算精度和计算效率，对此设计人员可以通过改善工程结构的建模技术和构造高效率算法来解决；另一方面，科学技术的发展已由过去的“确定论”（即已知系统的初始条件，通过物理定律，便可确定系统以后的运动状况）发展到今天的“选择论“或“不确定论”（系统的初始条件未必已知或精确已知，通过物理定律，可确定系统的多种或不确定的运动形式）。确定性的描述仅反映了事物共性或普遍性的一面，而不确定性的描述则是要刻画事物个性或特殊性的一面，人们认识事物不但要认识它的共性，更重要的是要认识事物的个性或特殊性，以便全面地认识和改造事物。优化本质上表现为决策过程，广泛应用于工业、农业、工程、交通等诸多领域。优化技术对于结构或结构系统性能提高、资源合理配置、能量低耗散及经济效益增长均具有明显的作用。传统工程问题的分析和优化一般基于确定性的系统参数和优化模型，并借助经典的确定优化方法进行模型的求解。然而，在许多实际的工程问题中，不可避免地存在着材料特性、结构几何参数、边界条件、初始条件、测量误差等不确定性。虽然这些不确定性数值一般较小，但系统非线性及多系统耦合效应则会造成结构或结构系统性能产生较大的波动而无法发挥其规定作用，甚至会造成极其严重的后果。不确定环境下工程结构的优化设计逐渐得到了学者和工程师的重视和青睐。面对这种需求，发展相对完整的面向工程结构的不确定优化设计技术成为必然。
　　本书尽可能为读者提供不确定优化设计技术相对清晰的框架，逐步向读者展示这个研究领域涉及的主要内容，安排如下。
　　第1章呈现了工程结构不确定性分析与优化的基本框架，包括不确定性产生的根源及相应的分类方法、不确定优化基本理论。通过典型的含有不确定性的工程结构等领域的问题实例，使读者对不确定性形成直观的印象。这一章扼要地讨论了后面各章将深入展开的不确定优化问题。
　　第2章介绍了工程结构设计的基本方法：可靠性设计和稳健性设计，对两种从不同角度处理不确定性的设计方法的基本概念与原理进行较为详细的阐述。针对大型结构或结构系统可靠性或稳健性分析的复杂性，本章详细列举了现有代理模型方法。同时，针对优化模型求解困难的问题，以智能优化算法为重要内容对部分优化算法的基本原理及流程进行了说明。
　　第3章从确定性数学规划开始，详细地介绍了包括线性与非线性的单目标数学规划及多目标数学规划的基本理论。在此基础上，对结构优化设计理论发展之初即提出并沿用至今的最优准则法进行了简要的概述，这是结构优化理论发展过程中一个具有重要意义的发展阶段和发展成果。
　　第4～6章分别从可靠性设计和稳健性设计理念出发，以单一不确定性为对象，根据作者多年从事不确定性分析与设计的经验，总结作者及国内外学者在不确定性分析与设计领域的研究成果，分别对随机型、模糊型和未知然而有界型不确定优化设计的原理、模型及求解方法进行了系统性地讨论。同时，以数值算例或典型工程结构为对象，实现了理论方法的工程应用。本书重点在第5～8章，读者可侧重于对这几章内容的理解。
　　工程结构不确定性广泛存在，并且不确定性往往以混合形式存在。例如，在机翼结构初始设计阶段，由于试验数据有限，结构几何参数、新型材料参数等往往定量化为区间数或模糊数形式。随着设计过程的进行，部分初始定量化为区间数的参数由于试验数据的增加而获得其概率密度函数，区间数转化为随机数，而其余参数仍为区间数或模糊数，即同时存在随机型、模糊型及区间型三种不同形式的不确定性。第7章在第4～6章的理论基础上，以混合形式不确定性为对象，从结构或结构系统可靠性或稳健性设计出发，系统地讨论了混合不确定环境下结构或结构系统的分析与设计，并实现了理论方法的工程应用。
　　大型结构系统的分析与设计往往涉及结构、气动、控制等多个不同学科，第8章在确定性多学科优化设计理论和不确定优化理论基础上介绍了不确定多学科优化设计技术的基本框架，总结了现阶段已获得的理论研究成果。对于详细的确定性多学科优化设计技术，读者可参阅相关书籍，本书重点对不确定环境下多学科优化设计技术进行讨论，并实现部分方法的工程应用。
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