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首先谈一下我对高等结构动力学课程的认识。结构动力学研究结构系统在动

力荷载作用下的位移和应力的分析原理和计算方法。它是振动力学的理论和方法

在一些复杂工程问题中的综合应用和发展，是以改善结构系统在动力环境中的安

全和可靠性为目的的。这门课的主要内容包括运动方程的建立、单自由度体系、

多自由度体系、无限自由度体系的动力学问题、随机振动、结构抗震计算及结构

动力学的前沿研究课题。既有线性系统的计算，又有非线性系统的计算；既有确

定性荷载作用下结构动力影响的计算，又有随机荷载作用下结构动力影响的随机

振动问题；阻尼理论既有粘性阻尼计算，又有滞变阻尼、摩擦阻尼的计算。我们

是航空院校，当然我们所修的高等结构动力学主要针对的是飞行器结构。这门课

程很难，我通过课程和考试学到了不少东西，当然，也有很多东西不懂，我的研

究方向是动力学结构优化设计，其中我对于目前的灵敏度分析研究比较感兴趣，

这门课程是我以后学习的基础。

二十世纪中叶，计算机科学发展迅速，有限元方法得到长足进步，使得力学，

特别是结构力学的研究方向发生了重大变化，研究范围也得以拓宽。长期处于被

动状态的结构分析，转化到主动的结构优化设计，早期的结构优化设计，考虑的

是静强度问题。但实践指出，许多工程结构，例如飞行器，其重大事故大多与动

强度有关。同理，在航天、土木、桥梁等具有结构设计业务的工作部门，运用结

构动力学优化设计技术，必将带来巨大的经济效益。20世纪60年代，动力学设

计也称动态设计（dynamicdesign）开始兴起，但真正的发展则在八、九十年代，

现正处于方兴未艾之际。“动态设计”一词常易引起误解，逐被“动力学设计”

所取代。进入90年代以来，结构动力学优化设计的研究呈现出加速发展的态势，

在许多方面取得了令人耳目一新的成果。尽管如此，它的理论和方法尚有待系统

和完善，其软件开发和应用与工程实际还存在着较大的距离，迄今尚存在着许多

未能很好解决甚至尚未涉足的问题。因此，结构动力学优化设计今后的研究任重

而道远，将充满众多困难和障碍，面临各种新的挑战，但它的学术价值和发展前

景也异常诱人和辉煌。

在结构动力学优化设计的初期采用的是分布参数设计法，它属于解析方法，

Niordson率先应用此种方法研究了简支梁固有频率最大化的设计问题，利用拉格

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由于该方程直接求解的困难，故构

造了一个数值渐进解的迭代求解公式，获得了梁截面的最佳分布。鉴于分布参数

设计方法本身的局限性，人们在后来的结构动力学优化中将注意力转向了准则设

计和数学规划两类方法。

准则设计法是通过力学概念或工程经验来建立相应的最优设计准则。其优点

是物理意义明确，方法相对简单，优化中结构重分析次数少，收敛速度较快。数

学规划法以规划论为理论基础，数学严谨，适用面广，且收敛性有保证。其缺点

是计算量较大，收敛较慢，特别对于多变量的结构优化问题更甚。年代以后，

结构优化设计中的数学规划法吸收了准则法的优点，根据力学特征进行了某些改

进，如显式逼近、变量连接、选择有效约束、引入倒数变量、采用对偶求解技术

等，使计算效率得到了显著提高。在结构动力特性优化设计中采用较多的数学规

划方法有：罚函数法、乘子法、序列线性规划法和二次规划法等。

动力学优化可分为三个层次：优化结构元件的参数，称为参数优化或尺优化

（sizingoptimization）；优化结构的形状，称为形状优化（shapeoptimization）；

优化结构的拓扑结构，称为拓扑优化（topo