高清PDF《结构优化设计方法 工程力学专业规划教材》徐文涛

前言
工程结构优化方法源于最优化方法，却又有别于最优化理论。它是通过与电子数字计算手段的结合，以现代数学、现代力学的理论和数值方法为基础，以工程结构的开发、设计、特性凸显、性能强化等为主要研究内容的理论和方法。与常规最优化方法比较，工程结构优化方法主要面对工程应用领域，注重研究工程实际优化与自动化的理论和方法。现代工程结构优化技术的应用显著提高了工程设计的效率和品质，节约了设计成本，缩短了设计周期，被广泛使用在工业与民用建筑、航空航天、复合材料、特殊工艺、极端制造等领域。因此，国内外相关专家和学者对工程结构优化方法的研究和应用十分重视，并开展了大量的工作。
为适应学科发展现状和相应工科本科生专业课程教育需求，我们广泛结合此领域的诸多著作和多年实践经验，编写了本书，面向相关工科专业本科生，以介绍工程结构优化方法为主线，辅以最优化方法的基础理论和经典算法，适当介绍工程结构优化的最新研究成果和发展趋势，以期为本科阶段工科专业学生提供结构设计优化方面易懂、易学、易操作的知识，提高本科学生的理论水平和工程服务能力。
全书共分基础理论知识、经典最优化方法、结构优化方法、智能优化算法4个部分，11个章节。从基础的数学理论开始，以易懂、易学为宗旨，较系统地介绍工科中常用的经典优化理论和方法，辅以大量例题和习题，以提高本科阶段学习的效果。本书可根据学时的安排，将第1～第7章作为必修内容，第8～第11章作为选修、了解内容。
本书由郑州大学徐文涛担任主编，苗同臣教授、赵军教授参与编写。大连理工大学林家浩教授认真审阅了全书，提出不少改进意见，在此，编者向林教授表示衷心的感谢，同时还感谢大连理工大学郑勇刚教授、谷俊峰教授在本书编写工作中给予的支持和帮助。本书编纂过程中参阅了许多专家和学者的论著文献，并引用了部分文献中的实例，恕不一一指明出处，在此一并向有关作者致谢!
编者力图使本书成为一本能使广大工科学生易学、易懂的工程结构优化方面的教材，但由于编者水平所限，疏漏及不当之处，敬请读者批评指正。最后感谢郑州大学"本科教学工程 卓越计划"出版基金的资助!

目录
第1篇 基础理论知识
第1章 绪论 ……………………………………………………………………………………… 2
1.1 最优化理论………………………………………………………………………………… 2

1.2 工程结构优化…………………………………………………………………………………… 3

1.3 工程结构优化的发展 …………………………………………………………………… 4

第2章 函数极值及数学基础…………………………………………………………………… 6

2.1 函数极值的定义及判定 ………………………………………………………………………… 7

2.2凸集和凸函数…………………………………………………………………………8

2.3 基础数学概念 ………………………………………………………………………… 12

2.4 不等式约束条件下的Kuhn-Tucker条件 …………………………………………… 18

习题 ………………………………………………………………………………………………… 19

第3章 结构优化设计基本概念 ……………………………………………………………… 21

3.1 设计变量、约束条件、目标函数………………………………………………………… 21

3.2 结构优化设计的数学模型及分类………………………………………………………… 24

3.3 求解结构优化问题的途径…………………………………………………………………… 25

3.4 结构优化方法分类 ……………………………………………………………………… 28

第2篇 经典最优化方法
第4章 一维优化方法…………………………………………………………………………………… 32

4.1 一点格式 …………………………………………………………………………………… 33

4.2 两点格式 ………………………………………………………………………………………… 37

4.3三点格式………………………………………………………………………… 41

习题………………………………………………………………………………… 47
第5章 无约束优化方法………………………………………………………………………… 49

5.1 最速下降算法（梯度法）……………………………………………………………… 49

5.2 牛顿法及其推广 ………………………………………………………………………… 53

5.3 共轭梯度法 ……………………………………………………………………………… 60

5.4 其他经典无约束优化方法简介………………………………………………………… 64

习题 ……………………………………………………………………………………………… 82

第6章 约束优化方法……………………………………………………………………………… 70

6.1 惩罚函数法 …………………………………………………………………………… 70

6.2 乘子法 …………………………………………………………………………………… 77

习题 ……………………………………………………………………………………………… 82

第7章 线性规划与二次规划 ………………………………………………………………… 84

7.1 标准线性规划问题………………………………………………………………………………… 84

7.2 线性规划的基本性质和解…………………………………………………………………… 88

7.3 单纯形法 ………………………………………………………………………………… 90

7.4 序列线性规划算法 …………………………………………………………………… 105

7.5 二次规划………………………………………………………………………………… 109

习题 ……………………………………………………………………………………………… 114

第3篇 结构优化方法
第8章 结构优化准则设计法………………………………………………………………… 118

8.1 同步失效准则设计法 ………………………………………………………………… 118

8.2 满应力设计法…………………………………………………………………………… 122

8.3 分部优化法………………………………………………………………………………… 128

8.4 Kuhn-Tucker条件设计法 ………………………………………………………… 129

习题 ………………………………………………………………………………………………… 132

第9章 工程最优准则理论 ………………………………………………………………… 135

9.1 单位移约束下的最优化准则 ……………………………………………………… 135

9.2 最优化准则的物理意义 ………………………………………………………………… 139

9.3 柔度最小的结构优化设计 ………………………………………………………… 140

9.4 基于最优准则的迭代法 …………………………………………………………… 141

习题 …………………………………………………………………………………………… 148

第10章 结构响应灵敏度分析 ………………………………………………………………… 150
10.1 灵敏度分析方法简介………………………………………………………………………… 150

10.2 应力、位移、频率灵敏度问题…………………………………………………… 152

10.3 结构响应灵敏度计算的有限差分法和半解析法 ……………………………… 158

10.4 结构响应灵敏度的应用……………………………………………………………… 159

第4篇 智能优化算法
第11章 智能算法………………………………………………………………………………… 164

11.1 智能算法概述 ………………………………………………………………………… 164

11.2 遗传算法 …………………………………………………………………………… 166

11.3 模拟退火算法 ………………………………………………………………………… 174

11.4 蚁群算法 ………………………………………………………………………………… 177

11.5 神经网络算法 ……………………………………………………………………… 184

投稿会员：怪难瘦