現(xiàn)代工程設(shè)計方法

內(nèi)容概要

設(shè)計是人類改造自然的基本活動之一，是設(shè)計者為滿足社會和人們對產(chǎn)品功能的需要，運(yùn)用基礎(chǔ)知識、專業(yè)知識、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和系統(tǒng)工程等方法，進(jìn)行設(shè)想和構(gòu)思、計算和分析，最后以技術(shù)文件的形式，提供產(chǎn)品制造依據(jù)的全過程工作。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,用戶對建筑物的質(zhì)量、性能、耐久性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性也提出了愈來愈高的要求,促使設(shè)計師們運(yùn)用更多的數(shù)學(xué)、力學(xué)和計算機(jī)知識,把產(chǎn)品的現(xiàn)代設(shè)計理論、科學(xué)成果移植和引入到工程產(chǎn)品的設(shè)計中去?，F(xiàn)代設(shè)計方法是在現(xiàn)代計算機(jī)廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)。本書主要介紹現(xiàn)代工程設(shè)計中常用的基本理論和方法，主要內(nèi)容包括： 現(xiàn)代設(shè)計方法概述、優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計、計算機(jī)輔助設(shè)計、反饋設(shè)計與施工、現(xiàn)代設(shè)計方法進(jìn)展?！　”緯鵀楦叩葘W(xué)校水利工程專業(yè)工程碩士核心教材，也可作為水利工程、土木工程研究生和本科生的教材或教學(xué)參考書，以及供從事相關(guān)工作的工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章　緒論　1.1　傳統(tǒng)設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計　1.2　現(xiàn)代設(shè)計方法的內(nèi)容與范疇　1.3　現(xiàn)代設(shè)計方法與其他學(xué)科的關(guān)系　1.4　本書的內(nèi)容體系　參考文獻(xiàn)第2章　優(yōu)化設(shè)計　2.1　結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的基本理論　2.2　結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的準(zhǔn)則法　2.3　結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)規(guī)劃法　2.4　結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計在水利水電工程中的應(yīng)用　參考文獻(xiàn)第3章　可靠性設(shè)計　3.1　概述　3.2　結(jié)構(gòu)可靠性分析基本理論　3.3　作用及抗力的統(tǒng)計分析　3.4　水工結(jié)構(gòu)分項(xiàng)系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計方法　3.5　工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計研究新進(jìn)展　參考文獻(xiàn)第4章　計算機(jī)輔助設(shè)計　4.1　概述　4.2　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)庫　4.3　計算機(jī)輔助圖形設(shè)計　4.4　專家系統(tǒng)　4.5　軟件工程與CAD集成化　4.6　計算機(jī)輔助設(shè)計在水利水電工程中的應(yīng)用　參考文獻(xiàn)第5章　反饋設(shè)計　5.1　概述　5.2　反饋設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)　5.3　彈塑性問題的自適應(yīng)有限元方法　5.4　滲流問題的自適應(yīng)有限元方法　5.5　反演分析問題的有限元方法　5.7　反演分析問題的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法　5.8　反演分析問題的遺傳算法　5.9　反饋設(shè)計在水利水電工程中的應(yīng)用　參考文獻(xiàn)第6章　現(xiàn)代設(shè)計方法進(jìn)展

章節(jié)摘錄

　　第2章　結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的基本理論　　2.1.1 概述　　結(jié)構(gòu)最優(yōu)化設(shè)計，即運(yùn)用最優(yōu)化方法，在滿足規(guī)范或某些特定要求的前提下，按照某種標(biāo)準(zhǔn)，自動設(shè)計出最優(yōu)的設(shè)計方案。　　傳統(tǒng)設(shè)計方法中應(yīng)用最廣泛的是重復(fù)設(shè)計法，該方法的設(shè)計程序是設(shè)計者按照既定任務(wù)，首先憑借同類型結(jié)構(gòu)的經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計者的判斷做出初步方案，然后對結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的分析，最后再根據(jù)結(jié)構(gòu)分析的結(jié)果對方案進(jìn)行修改。必要時須進(jìn)行多輪“結(jié)構(gòu)分析一方案修改”。在這種設(shè)計程序中，結(jié)構(gòu)分析只起到一種校核安全性的作用。顯然，這種設(shè)計方法存在不少問題：一是反復(fù)設(shè)計過程繁復(fù)冗長、效率很低；二是最終方案一般不是理想的可行方案，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性受設(shè)計者的經(jīng)驗(yàn)和判斷力的影響很大，受初始方案的影響很大；最后，對于現(xiàn)代出現(xiàn)的新材料、新型結(jié)構(gòu)和超大型結(jié)構(gòu)，使得設(shè)計者已無成熟的工程先例可供借鑒，難以做出比較合理的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計。　　理想結(jié)構(gòu)的設(shè)計或者說優(yōu)化設(shè)計思想一直伴隨著人們的生產(chǎn)實(shí)踐而不斷發(fā)展，例如，在我國古代建造的拱式橋梁、利用短梁跨越大河的伸臂式飛橋、房屋建筑中為了減少每層梁應(yīng)力而采用的多層重疊橫梁都體現(xiàn)了樸素的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計思想。在力學(xué)分析用于指導(dǎo)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計之初，伽利略（Galileo）就提出了等強(qiáng)度梁的概念，米歇爾（Michell）提出了最小體積的桁架結(jié)構(gòu)（理想桁架）設(shè)計問題，這是最初的有理論研究的蘊(yùn)涵結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計思想的設(shè)計方法。從Schmit用數(shù)學(xué)規(guī)劃解決結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計算起，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計作為一門獨(dú)立的學(xué)科出現(xiàn)，至今已有40多年的歷史。由于運(yùn)籌學(xué)中數(shù)學(xué)規(guī)劃方法的發(fā)展、結(jié)構(gòu)分析中有限單元法的發(fā)展和電算技術(shù)的發(fā)展，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計在理論、算法和應(yīng)用方面都取得了顯著的成績，其應(yīng)用對象已涉及航空航天、土木、水利、橋梁、機(jī)械、造船、海洋工程等各方面，成為結(jié)構(gòu)力學(xué)中最活躍的研究領(lǐng)域之一。

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