1.結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本概念最優(yōu)設(shè)計(jì)尋求優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型的最優(yōu)解。1.結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本概念-設(shè)計(jì)變量-約束條件-目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的三要素結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)變量目標(biāo)函數(shù)約束條件優(yōu)化設(shè)計(jì)是在滿(mǎn)足約束條件的n維實(shí)向量空間中的所有設(shè)計(jì)點(diǎn)X中，尋找使目標(biāo)函數(shù)極小化的設(shè)計(jì)點(diǎn)。1.結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本概念設(shè)計(jì)變量?jī)?yōu)化過(guò)程中需要選定或有待確定的變量，這些變量必須與結(jié)構(gòu)的性能密切相關(guān)，且必須線(xiàn)性獨(dú)立。設(shè)計(jì)變量的層次尺寸優(yōu)化形狀優(yōu)化布局與拓?fù)鋬?yōu)化1.結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本概念設(shè)計(jì)變量的類(lèi)型材料性能設(shè)計(jì)變量，如彈性模量E、泊松比

；構(gòu)件尺寸設(shè)計(jì)變量，如桿件的橫截面積A、殼的厚度t；結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計(jì)變量，如結(jié)構(gòu)的構(gòu)型控制節(jié)點(diǎn)位置；結(jié)構(gòu)拓?fù)湓O(shè)計(jì)變量，如材料的密度等。設(shè)計(jì)空間所有設(shè)計(jì)標(biāo)量定義的實(shí)空間Rn（n是設(shè)計(jì)變量的個(gè)數(shù)）。設(shè)計(jì)空間中的每個(gè)點(diǎn)（矢徑）對(duì)應(yīng)一個(gè)設(shè)計(jì)方案。二維設(shè)計(jì)空間三維設(shè)計(jì)空間1.結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本概念目標(biāo)函數(shù)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)方案優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)（設(shè)計(jì)指標(biāo)），它是設(shè)計(jì)變量的函數(shù)。目標(biāo)函數(shù)隨設(shè)計(jì)問(wèn)題的不同而不同在航空航天工業(yè)中的飛行器設(shè)計(jì)、汽車(chē)零部件設(shè)計(jì)中，經(jīng)常以結(jié)構(gòu)重量為目標(biāo)函數(shù)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)超重，不僅燃料消耗大，運(yùn)行費(fèi)用高，而且會(huì)使產(chǎn)品達(dá)不到要求的速度、里程及高度，直接影響產(chǎn)品的使用性能；在機(jī)械工業(yè)中，結(jié)構(gòu)的變形、應(yīng)力或動(dòng)力學(xué)性能經(jīng)常作為目標(biāo)函數(shù)；大量的實(shí)際問(wèn)題，需要實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)優(yōu)化，如汽車(chē)設(shè)計(jì)不僅要求成本和能耗低，還要保證良好的耐撞性，這就是多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題。目標(biāo)函數(shù)越多，設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)越周全，綜合效果越好，但求解越復(fù)雜困難。1.結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本概念約束條件反映在優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該滿(mǎn)足的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)應(yīng)該符合設(shè)計(jì)規(guī)范及要求。約束條件形式常量約束：設(shè)計(jì)變量允許的取值范圍，一般是設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。約束方程：根據(jù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性要求所建立起來(lái)的方程式，一般以設(shè)計(jì)變量為自變量。約束條件分類(lèi)幾何約束：對(duì)結(jié)構(gòu)的幾何尺寸加以限制；應(yīng)力約束：結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度不能超出允許的應(yīng)力范圍；穩(wěn)定性約束：應(yīng)力須在一定的臨界應(yīng)力的范圍內(nèi)；剛度約束：變形不能超過(guò)一定的規(guī)定值；頻率約束：為了避免產(chǎn)生共振而必須對(duì)結(jié)構(gòu)的自振頻率施加的約束。1.結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本概念機(jī)械裝備結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的層次2.結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)通過(guò)改變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的材料分布的手段，如在不承載或承載較小區(qū)域上進(jìn)行開(kāi)孔、減小結(jié)構(gòu)尺寸（減少材料），而在承載較大的區(qū)域增加加強(qiáng)筋、增大結(jié)構(gòu)局部尺寸（增加材料），使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域拓?fù)湫螒B(tài)最優(yōu)。設(shè)計(jì)自由度大，減重效果最好。研究得最不充分，是目前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)（TopologyOptimization)概念設(shè)計(jì)階段2.結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)案例1某型滾筒洗衣機(jī)的皮帶輪優(yōu)化設(shè)計(jì)2.結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)案例2某型客車(chē)車(chē)身的優(yōu)化設(shè)計(jì)Altair-Bus

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基于拓?fù)鋬?yōu)化CAD模型整體需求（載荷及設(shè)計(jì)空間條件下）

ParametricShapeVectors有限元單元模型設(shè)計(jì)空間及載荷尺寸及形狀優(yōu)化Altair拓?fù)鋬?yōu)化最終設(shè)計(jì)3.結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)（ShapeOptimization）在結(jié)構(gòu)類(lèi)型、材料、布局已定的條件下，對(duì)結(jié)構(gòu)幾何形狀進(jìn)行優(yōu)化。目前研究得不多、理論和方法還在探索階段?；驹O(shè)計(jì)階段4.結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)