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第1章 绪论1

1.1 背景和研究意义1

1.2 关键科学问题与技术难点4

1.3 研究现状6

1.3.1 高精度数值模型建模理论与方法6

1.3.2 复杂装备的快速分析理论与方法7

1.3.3 高效的结构优化设计理论与方法8

1.3.4 不确定分析与可靠性设计理论与方法9

1.4 本书内容9

参考文献11

第一部分 高精度数值模型建模方法17

第2章 高精度数值模型建模方法概述17

2.1 工程背景及意义17

2.2 基于计算反求的高精度建模19

参考文献24

第3章 计算反求技术26

3.1 引言26

3.2 敏感性分析方法27

3.2.1 局部和全局敏感性分析28

3.2.2 基于直接积分的全局敏感性分析方法29

3.2.3 数值算例32

3.2.4 工程应用：汽车顶压结构的全局敏感性分析33

3.3 病态问题的正则化方法36

3.3.1 不适定性分析36

3.3.2 正则化方法37

3.3.3 正则化参数选择方法41

3.3.4 正则化方法在模型载荷参量识别中的应用43

3.4 计算反求算法47

3.4.1 基于梯度的反求算法47

3.4.2 基于智能进化的反求算法50

3.4.3 混合反求算法52

3.5 小结54

参考文献54

第4章 模型参量的计算反求57

4.1 引言57

4.2 模型特征参量反求57

4.2.1 基于区域划分的冲压件材料特性反求57

4.2.2 混凝土材料的动态本构参数反求61

4.3 模型环境参量反求67

4.3.1 圆筒结构的动态载荷反求67

4.3.2 车辆碰撞初始条件反求71

4.4 小结73

参考文献74

第二部分 结构快速分析方法79

第5章 结构快速分析方法概述79

5.1 工程背景及意义79

5.2 代理模型方法80

5.3 模型降阶方法82

参考文献83

第6章 基于代理模型的结构快速分析86

6.1 引言86

6.2 基于结构选择技术的多项式响应面86

6.2.1 基于误差减少比率的多项式结构选择86

6.2.2 数值算例88

6.2.3 工程应用：油气悬架非线性输出力建模89

6.3 基于自适应径向基函数的代理模型92

6.3.1 样本点和测试点的选取93

6.3.2 形参数的优化94

6.3.3 更新流程95

6.3.4 数值算例96

6.3.5 工程应用：薄壁梁结构耐撞性的代理模型构造98

6.4 高维代理模型100

6.4.1 高维代理模型的改进101

6.4.2 计算效率分析103

6.4.3 数值算例104

6.5 小结106

参考文献107

第7章 基于减基法的结构快速分析109

7.1 引言109

7.2 结构静力响应快速分析的减基法109

7.2.1 基于减基法快速计算的基本流程110

7.2.2 减基空间的构造111

7.2.3 工程应用：驾驶室结构快速分析113

7.3 结构动力响应快速分析的减基法114

7.3.1 结构动力学问题参数化描述115

7.3.2 基于时间域积分的减基空间构造115

7.3.3 基于最小二乘的投影降阶116

7.3.4 数值算例117

7.4 小结120

参考文献121

第三部分 多目标优化设计125

第8章 多目标优化设计概述125

8.1 多目标优化的特点125

8.2 多目标优化最优解集126

8.3 多目标优化求解方法127

8.3.1 基于偏好的求解方法127

8.3.2 基于进化算法的产生式方法129

参考文献131

第9章 微型多目标遗传算法134

9.1 引言134

9.2 微型多目标遗传算法的基本流程134

9.3 微型多目标遗传算法的实现技术136

9.3.1 非支配分级137

9.3.2 种群多样性保持策略138

9.3.3 精英个体保留机制139

9.4 性能测试及评价140

9.4.1 数值算例测试140

9.4.2 工程算例测试146

9.5 工程应用148

9.5.1 悬架导向机构的优化设计148

9.5.2 薄板冲压成形变压边力的优化设计151

9.6 小结154

参考文献155

第10章 基于代理模型的多目标优化设计157

10.1 引言157

10.2 基于智能布点的多目标优化算法159

10.2.1 智能布点技术159

10.2.2 收敛准则161

10.2.3 算法流程161

10.2.4 性能测试163

10.2.5 工程应用：商用车驾驶室结构多目标优化设计167

10.3 基于序列代理模型的多目标优化算法172

10.3.1 多目标信赖域模型管理172

10.3.2 样本遗传策略174

10.3.3 算法流程175

10.3.4 性能测试177

10.3.5 工程应用：车门结构的多目标优化设计179

10.4 小结183

参考文献184

第四部分 不确定性优化设计189

第11章 不确定性优化设计概述189

11.1 随机规划和模糊规划189

11.2 区间优化190

参考文献192

第12章 基于区间结构分析的不确定性优化方法194

12.1 引言194

12.2 一般形式的区间不确定性优化194

12.3 区间优化模型195

12.3.1 区间序关系及不确定目标函数的转换195

12.3.2 区间可能度及不确定约束的转换197

12.3.3 确定性优化问题201

12.4 区间结构分析方法202

12.5 基于区间结构分析的不确定性优化算法203

12.6 工程应用205

12.6.1 车架结构的不确定性优化设计205

12.6.2 乘员约束系统的不确定性优化设计208

12.7 小结210

参考文献210

第13章 基于代理模型的区间不确定性优化设计212

13.1 引言212

13.2 基于代理模型管理策略的区间优化算法212

13.2.1 近似不确定优化建模212

13.2.2 设计空间更新213

13.2.3 真实罚函数计算214

13.2.4 算法流程215

13.2.5 工程应用：磨床主轴的不确定优化217

13.3 基于局部加密代理模型的区间优化算法218

13.3.1 近似不确定优化建模219

13.3.2 算法流程220

13.3.3 工程应用：车身薄壁梁耐撞性设计222

13.4 小结224

参考文献224