关于机械优化设计理的

【摘 要】本文主要探讨了了机械优化设计研究的内容,以此为基础,阐述分析了传统机械设计理论方法以及现代机械优化设计理论的主要方法,希望能够对我国的机械设计理论的发展有所帮助.

【关 键 词】机械；优化设计理论；研究内容；传统理论；现写作技巧论

引言：近年来,随着我国经济的发展,我国机械工程规模开始加大,机械工程速度也开始变得迅猛,人对于机械行业来说,机械设计是一项复杂系统的工作,机械设计的治疗关系到工程质量的好坏,因此,对于机械设计人员而言,做出最优的设计,符合实际的实际是设计人员应尽的责任.

1机械优化设计研究内容

1.1优化设计与传统设计的比较

优化设计思想就是指最优设计,以数学手段所建立起满足设计所需的模型,所使用的是优化方式,将方案参数依据更好的发展方向进行调整,在可行方案中找到最具有优势的实施方案,以计算机为媒介,计算机本身有着较快的速度,能够在众多方案中选择到最优秀的实施方案.

在使用最为传统的设计方式中对于最优结果也是相当在意的,以调查分析为研究基础,更加相关设计要求或者是实践,比对相关工程设计文章,通过估算、经营对比、在进行构思或者是评价所寻找最优秀的设计方案,将方案中所涉及的强度或者是刚度、稳定性在进行多方面的计算.通过计算也是将细节方面进行补充,将方案的可实施性提高.通过实践发现,原本传统设计都有提升的空间,经过大量的试验,才能得到较为真是可靠的方案,但是这个过程需要大量的资金以及人力,所得结果也是在最初设计所能控制的范围内,所以说,传统的设计就是主观上追求优秀的结果,所得结果也是能够满足设计最优所设定的.

1.2优化设计研究内容

通过设计变量或者是目标函数的确定,列出相应的约束条件,建立最优秀的模型,然后根据相关方式进行优化解释,这方面主要有着建模以及求解两方面,对于建模的具体要求是：1.对于设计方式基本理论或者是设计问题、数字建模处理有着熟悉的掌握.2.对于该领域内的相关设计专业知识能充分了解,同时有着丰富的经验,能够根据各项设计参数对于函数的影响进行分析,使得设计变量数目减少,达到设计问题简化的最终目的.3.对于各个设计变量之间有着一定的独立性质,避免出现相应的山脊或者是沟谷问题,这样会使得优化有着一定的阻碍.4.在进行优化求解的过程中,对于实际所出现的问题或者是数学模型之间所存在的差异要不断的分析解决,修正优化模型,建立起正确或者是简洁的工程实际问题模型.

2传统优化设计理论主要方法

2.1准则优化法

准则优法主要是通过力学以及物理或者是其他原则构造评优准则所应用的,然后在进行寻优.这个项方式的主要优点就是有着直观的概念以及简单的计算方式,同时能够对于优化效率约束能很好地降低,在工程方面广泛的使用；有弊就有利,这项方式只是考虑了很少的方面或者是一个点,使得优化效率大大的降低,甚至是没有约束.

2.2线性规划法

线性规划法主要是通过数学极值原理所对于目标函数为设计变量线性优化所设计的,可以说是机械优化设计中最为常用的一个方式.有单纯形法和序列线性规划法.

3.1遗传算法

20世纪60年代根据自然或者是人工适应系统相关研究出现了遗传算法,这点最早就由美国密歇根大学教授所提出的,主要是根据生物进化过程以及高度并行、随机的条件所进行的全面优化算法.这点算法是根据最大效益为原则所进行的随机搜索,这样情况下信息不需要进行梯度,也不需要函数凸性,这样才能得到全局最优解,遗传算法所具备着较强的通用性以及灵活性、全局性,但是缺点是不能保证下一代会比上一代更好,只能在总的趋势上不断地进行优化,在运行使用的时候有着较低的工作效率,但是局部寻优能力是比较差的.

3.2神经网络法

神经网络可以说是一个大型的自适应非线性动力能够,所具备的有点为联想、概括、类比,同时要是局部出现问题对于整个系统却没有很大的影响.最早发现神经网络优化能力人员是美国物理学家Hopfield,年的时候同时根据动力系统以及统计学原理,将系统稳定性以及最优化对策,同时系统能量函数和目标函数优化相互之间对应,优化设计变量以及神经网络参数相对应,在整个系统逐渐演变的过程中,在1986Tank首次提出了求解线性优化问题的造型化神经网络.神经网络稳定平衡点是这项方式的主要点,对于整个网络能量函数极小点所进行的优化设计,通过较为强大的计算方式以及近似分析、非线性建模能量将计算效率进行优化,所进行这个过程的关键点就是神经网络构造,一般都是使用在求解组合优化、约束优化以及复杂优化.

3.3模拟退火法

模拟退火方式是一种具有最优同时随机、全局的跳离局部方式,是加拿大多伦多教授在1985年的时候所提出的,这项研究的主要思想就是根据多自由度系统在一定的温度下所能达到的热度平衡方式.金属在高温熔化的时候,所有的原子会处在一种高能自由运动情况下,但是温度逐渐的降低,原子自由运动行为就减弱了,使得物质能量降低.附近温度在凝结温度左右才能缓慢的降低,原子的排列就会出现规整的排列方式,这样就形成了结晶结构,整个的这个过程称之为退火.

3.4粒子群算法

Kennedy和Ebehart于1995年提出了模拟鸟群觅食过程的粒子群法,从一个优化解集开始搜索,通过个体间协作与竞争,实现复杂空间中最优解的全局搜索.粒子群法与遗传算法相比,原理简单、容易实现、有记忆性,无须交叉和变异操作,需调整的参数不多,收敛速度快,算法的并行搜索特性不但减小了陷入局部极小的可能性,而且提高了算法性能和效率,是近年被广为关注和研究的～种随机起始、平行搜索、有记忆的智能优化算法.目前,粒子群算法已应用于目标函数优化、动态环境优化、神经网络训练等诸多领域,但用于机械优化设计领域研究还很少.

3.5多目标优化法

机械设计所追求的最终目的就是优化功能、强度以及经济性,但是在实际工作中机械优化设计都是优化目标设计方式.在实施目标优化的过程中还是存在着很多的困难,对于研究人员有着一定的挑战性,但是这些理论方式还是不够完善的,将其划分为两种：一种是将多目标优化转化为一个或者是一系列的目标优化方式,将所得优化结果当做目标优化的解,第二种是直接求非劣解,在这中间要选择最好的作为最优解.

结束语：总而言之,对于机械设计来说,设计人员应该结合实际,从基本出发,悬着适当的设计方法做好机械设计的优化设计,为机械工程的质量奠定良好的基础,也为社会的发展做出应有的贡献.

【参考文献】

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