[00386159]工程结构优化设计的导重法及其工程应用

该项目属机械工程领域，技术内容涉及航空航天、电子机械、土木建筑、车辆工程和力学等工程技术领域。该项目针对一般结构优化方法对大型复杂工程结构优化效果差，计算效率低、适用范围窄的问题，尤其是针对国内外广泛流行的虚功法因无法考虑载荷敏度而导致对以自重与惯性载荷为主的航空航天器、精密天线、高速运行的车辆和机械产品等结构优化得到的设计方案离最优方案相差甚远的问题，经过深入严谨的数学力学推导、系统全面的技术攻关和多领域工程应用，取得了多项原创性成果：在国内外首创了工程结构优化设计新技术－导重法，突破了虚功法准则不准的缺陷，大大拓宽了结构优化传统方法的适用范围，大幅提髙了优化效果；首创了结构优化导重准则和最优性指标，给出了判定结构设计是否最优的标准和衡量结构优化程度的指标；首次论证了使寻优迭代收敛的步长因子存在性，给出了步长因子取值范围和方法，显著提高了结构优化计算效率；首创了K方根包络函数，成功地将数量庞大的应力约束与位移约束转化为强度约束与刚度约束，增强了结构优化技术的工程实用性。首创了理论严密、方法完整、工程实用的结构优化通用技术体系，在对各类大型复杂工程结构静动力性能优化和轻量化设计、构件尺寸、结构形状与拓扑优化的应用实践中，与国内外其它同类技术相比，具有意义明确、形式简捷、优化效果好、计算效率髙、适用范围广和实用性强的明显优势该项目己发表专著两本，论文50多篇，获软件著作权1项，应用于国家级项目4项，省部级项目3项，为该区企业产品设计技术服务项目15项。该项目对推动行业科技进步，实现跨越式发展具有重大社会意义。对缩短产品设计周期、提高设计质量和设计效率、降低材料成本、减少故障率、提高性价比和市场竞争力具有重要经济价值。该项目己实现了成果转化，具备了市场实用价值，并取得了重大经济效益。该项目成果应用于各类天线、卫星、高层建筑和该区生产的工程机械、专用汽车和机器设备等机械产品的结构优化，获得了许多成功应用案例。采用导重法只需要4至7次迭代即可在满足刚度、强度要求前提下使结构重量减少23%〜40%或在重量不变的前提下，使结构刚度、强度提高30%〜70%。该成果八、九十年代应用于天线、卫星、飞机、导弹设计的经济效益难以估算，仅该区机械行业应用该成果近三年新增销售额和利税己分别达到约74亿元和20亿元人民币。该成果技术层次髙、难度大，总体技术水平和主要技术指标分别达到和超过了国际同类技术的先进水平。