多学科设计优化综述讲解.pptx

基于有限元分析的曲轴多学科设计优化 多学科设计优化综述 机械工程学院 机械设计及理论 季懿栋 152331401 机械工程学院 机械设计及理论 张苗苗1105050315 多学科设计优化形成动因 多学科设计优化研究内容 多学科设计优化发展现状 多学科设计优化挑战展望 合 转 承 起 CONTENT 目 录 录 续 以论文为基础的应用分析 多学科设计优化形成动因 1 0 液压 流体力学 结构力学 传热学 计算流体力学 热力学 空气动力学 飞机的设计 学科 孤岛 传热学 电磁学 摩擦学 热力学 流体力学 结构力学 动力学 美国航空航天局 美国航空航天学会 NASA与AIAA Sobieszczanki-Sobieski 美国国家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration ,NASA）高级研究院、现任美国航空航天学会（American Institute of Aeronautics and Astronautics,AIAA）多学科设计优化技术委员会主席 Multidisciplinary Design Optimization(MDO)is a methodology for the design of complex engineering systems and subsystems that coherently exploits the synergism of mutually interacting phenomena ——美国航空航天局兰利(Langley)研究中心的多学科分支机构对多学科设计优化 多学科设计优化的目的 将设计过程系统化 使性能特性设计的过程中贯穿专门特性的设计 通过实现并行计算和设计，缩短设计周期 通过充分利用各个学科之间的相互作用所产生的协同效应,获得系统的整体最优解 多学科设计优化的意义 2 3 1 采用高精度的分析模型，提高设计结果的可信度 多学科设计优化研究内容 2 0 MDO研究对象 近似方法 面向设计的分析 系统分解技术 数学建模 计算框架 求解策略 优化算法 灵敏度 面向设计的分析 在MDO中，往往需要将通过输入/输出相互耦合模块的代码集中，并连同各个代码输入/输出必威体育精装版计算结果一起归档，存入数据库；当改变某输入而需要得到相应输出时，尽可能地利用数据相关信息通过逻辑推理确定哪些模块收到影响，然后再执行相应的分析模块，这样就可以尽量减少计算量。 子系统2 子系统1 主系统 数学模型的复杂性 A 计算量大 B 系统本身的复杂性造成对系统难以认知和求解 C 复杂系统分解 01 通用框架 02 针对某一特定MDO方法的计算框架 03 基于一种MDO方法针对某类特定优化问题的计算框架 MDO计算框架是指能实现MDO方法、包含硬件和软件体系的计算环境，在这个计算环境中能够集成和运行各学科的计算，实现各学科之间的通讯。 计算框架 层次分解 求解策略 非层次分解 LOREM IPSUM DOLOR 主系统 子系统1 子系统1.1 子系统1.2 子系统2 子系统2.1 子系统1 子系统3 子系统5 子系统4 子系统2 多学科设计优化与传统优化比较 项目 传统优化 多学科综合优化 设计要求 单一性能或多性能 整体综合性能，包括技术性、经济性、社会性等 优化对象 零部件的单方面 产品全系统，包括零部件、整机、系列及组合产品 研究重点 算法及有哪些信誉好的足球投注网站策略 产品建模、规划、有哪些信誉好的足球投注网站策略和评价及决策的全过程 优化范围 参数优化设计 全过程，包括功能概念优化与参数优化设计 优化算法 数值优化 数值方法与非数值优化、人类与人工智能相结合 寻优策略 单机优化，串行为主 整体优化，分层、分性能或分部件优化，人机合作的交互优化，多机并行的协同优化 软件系统 以寻优有哪些信誉好的足球投注网站为主 支持优化设计全过程 MDO流程 多学科设计优化发展现状 3 0 1991 AIAA 1994 NASA 1993 ISSMO 当今 各类研究机构 MDO研究机构诞生 19世纪90年代首次提出多学科设计优化 国家 研究机构 研究对象与成果 英国 The University of Sheffield 使MDO应用同现存工业结构相协调 Durham University 发展模仿骨骼生成来进行结构的MDO方法 University of Southampton 在涡轮叶片和低振动人造卫星结构设计等方面进行MDO方法研究 Synaps 利用MDO改善飞行器机翼的形状设计 U. K. Defence Evaluation and Research Agency 利用MDO进行飞行器机翼和集体的综合设计 德国 Universitat Siegen MDO的研究应用于亚毫米级望远镜及铁路运输工具 Univers