現(xiàn)代設計方法總結

1《現(xiàn)代設計方法》課程總結

2主要內容第一章緒論第二章優(yōu)化設計第三章有限元法3第一章緒論一、什么是現(xiàn)代設計?

以市場需求為驅動、以知識獲取為中心、以現(xiàn)代設計思想、方法和現(xiàn)代技術手段為工具，考慮產品的整個生命周期和人、機、環(huán)境相容性等因素的設計。二、設計系統(tǒng)的概念及三維設計系統(tǒng)？什么叫設計系統(tǒng)？設計系統(tǒng)具有三維空間，是由時間維、邏輯維和方法維組成的三維系統(tǒng)。4三、現(xiàn)代設計方法與傳統(tǒng)設計方法相比，有哪些特點？（論述）產品設計結果的最優(yōu)化、產品結構分析的定量化、產品質量分析的可靠性化、產品工況分析的動態(tài)化、產品設計過程的高效化和自動化四、現(xiàn)代設計體系結構現(xiàn)代設計技術體系由基礎技術、主體技術、支撐技術和應用技術四個層次組成。5五、部分現(xiàn)代設計方法的基本概念計算機輔助設計工業(yè)造型設計有限元法虛擬設計價值工程模塊化設計反求工程健壯設計優(yōu)化設計可靠性設計綠色設計掌握基本概念6第二章優(yōu)化設計一、優(yōu)化問題的數(shù)學模型1.設計變量與設計空間2.目標函數(shù)與約束條件（什么是起作用約束）3.可行域與等值線（重點掌握可行域）4.優(yōu)化問題的圖解法（圖解、寫出點和函數(shù)值）

優(yōu)化問題的最優(yōu)解要么是一個內點，要么是目標函數(shù)等值線在函數(shù)值下降方向上與可行域的最后一個交點。7起作用約束設計點X(k)的所有起作用約束的函數(shù)序號下標集合用Ik表示，即8二、極值條件與數(shù)值迭代法

1.無約束優(yōu)化問題的極值條件

2.有約束問題的極值條件（k－t條件：作業(yè)）注意等式約束和不等式約束的區(qū)別93.數(shù)值迭代終止準則（點距準則、值差準則、梯度準則）

10三、一維搜索方法1.一維搜索的數(shù)學形式與幾何意義

從出發(fā)，沿著方向，求步長因子，使最小。此時的記為，稱為最優(yōu)步長因子。112.單峰區(qū)間的定義與特點（作業(yè)）3.尋找單峰區(qū)間的進退法設初始單峰區(qū)間為，取兩點，令(1)如果，則縮小的區(qū)間為(2)如果，則縮小的區(qū)間為(3)如果，則縮小的區(qū)間為124.區(qū)間消去法5.黃金分割法：內分點計算公式和區(qū)間縮減原則、迭代步驟13四、無約束優(yōu)化方法1.梯度法（作業(yè)）基本思想、搜索方向確定、迭代步驟梯度法迭代公式142.牛頓法（作業(yè)）牛頓方向、基本牛頓法和阻尼牛頓法的迭代步驟牛頓法的迭代算式其中稱為牛頓方向。153.變尺度法：計算過程不做要求4.梯度法、牛頓法、變尺度法的特點及相互聯(lián)系變尺度法的搜索方向為:迭代公式為:16五、約束優(yōu)化方法1.可行方向法及其幾何意義：

基本思想、可行條件與下降條件、最佳下降可行方向的確定、可行方向法的終止原則（適用對象）可行條件下降條件最佳下降可行方向172.懲罰函數(shù)法（作業(yè)）懲罰函數(shù)法的基本思想、對懲罰項的要求、內點懲罰函數(shù)法的懲罰函數(shù)構造與計算步驟、外點懲罰函數(shù)法的懲罰函數(shù)構造與計算步驟以及它們各自的適用對象。外點法：18內點法：19六、多目標優(yōu)化與離散優(yōu)化簡單了解：求解多目標優(yōu)化問題的基本思路是什么？幾種統(tǒng)一目標法如何構造統(tǒng)一目標函數(shù)？幾種離散優(yōu)化方法處理離散變量的方法是什么？20第三章有限元法一、有限元法的概念、基本思想、分類二、有限元模型、單元、節(jié)點的概念三、有限元法的解題步驟及其分類四、剛度矩陣的確定1.單元剛度系數(shù)的定義2.單元剛度矩陣的確定3.總體剛度系數(shù)的確定4.總體剛度矩陣的確定21單元剛度系數(shù)：

該單元內除節(jié)點j產生單位位移外，其余各節(jié)點的位移均為零時在節(jié)點i

處所引起的載荷?？傮w剛度系數(shù)：

在整體結構中除了節(jié)點j

產生單位位移外，其余各節(jié)點的位移均為零時在節(jié)點i處所引起的載荷。22

總體剛度矩陣對角線上的剛度系數(shù)等于在節(jié)點i匯交的幾個單元的剛度系數(shù)之和；非對角線上的剛度系數(shù)等于聯(lián)結節(jié)點i與節(jié)點j