薄壳是工程领域的关键承载部件，对其开展轻量化设计是高端装备研制的永恒主题。随着尺寸大型化、构型复杂化、承载重型化的发展趋势，薄壳结构模型规模、变量数目及非线性程度均大幅提升，导致其结构设计同时面临模型、分析与优化三重复杂度挑战，被认为是最复杂的结构优化难题之一。本书作者及其团队长期从事工程薄壳稳定性设计理论与方法研究，相关成果已应用于多型航空航天装备结构强度与轻量化设计。本书介绍了作者及其团队近年在工程薄壳创新构型优化设计方法、工程薄壳代理模型优化方法、曲筋变刚度结构优化设计方法、考虑缺陷的工程薄壳鲁棒性优化设计方法、后屈曲可靠度优化设计方法、工程薄壳稳定性分析与优化软件等研究成果，包含拓扑优化、代理模型优化、可靠性优化等方面的相关工作，并介绍了数据驱动的工程薄壳智能设计、工程薄壳等几何优化等前沿进展。
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目录
序
前言
第1章 工程薄壳创新构型优化设计方法1
1.1 引言1
1.2 变刚度加筋壁板拓扑优化设计方法3
1.2.1 变刚度加筋壁板拓扑优化设计框架3
1.2.2 考虑柔顺性最小化目标的加筋板优化算例6
1.2.3 考虑屈曲载荷最大化目标的加筋板优化算例12
1.3 考虑结构稳定性的加筋单胞拓扑优化方法16
1.3.1 考虑结构稳定性的加筋单胞拓扑优化设计框架16
1.3.2 加筋单胞拓扑优化算例24
1.4 复杂加筋壁板多层级拓扑优化设计方法31
1.4.1 复杂加筋壁板多层级拓扑优化设计框架32
1.4.2 考虑最小化柔顺性的多层级加筋壁板优化算例36
1.4.3 考虑最小化柔顺性和一阶屈曲载荷的多层级加筋圆柱壳优化算例40
1.5 考虑工艺可达要求的加筋拓扑优化设计方法44
1.5.1 考虑工艺可达要求的加筋拓扑优化设计框架45
1.5.2 球面框架优化算例48
1.5.3 S弯曲面加筋优化算例50
参考文献52
第2章 基于代理模型的工程薄壳结构优化方法59
2.1 引言59
2.2 实验设计方法60
2.2.1 经典抽样方法61
2.2.2 自适应抽样方法62
2.2.3 竞争性抽样方法65
2.3 代理模型近似方法67
2.3.1 经典代理模型67
2.3.2 变保真度代理模型72
2.4 代理模型更新准则74
2.4.1 最小化响应面加点准则75
2.4.2 最大期望提高加点准则76
2.4.3 多点并行加点方法78
2.5 优化搜索算法80
2.5.1 模式搜索算法81
2.5.2 梯度类优化算法82
2.5.3 启发式全局优化算法84
2.6 基于代理模型的工程薄壳结构优化设计86
2.6.1 蒙皮桁条结构减轻孔代理模型优化设计86
2.6.2 基于竞争性抽样的多级加筋圆柱壳代理模型优化设计92
参考文献96
第3章 工程薄壳结构分步后屈曲优化方法100
3.1 引言100
3.2 面向加筋圆柱壳的尺寸–布局分步后屈曲优化设计101
3.3 面向多级加筋圆柱壳结构的分步后屈曲优化设计108
3.4 面向运载火箭助推器液氧贮箱的分步后屈曲优化设计113
3.5 考虑加筋单胞选型的分步后屈曲优化设计129
参考文献137
第4章 曲筋变刚度结构优化设计方法139
4.1 引言139
4.2 曲筋布局表征方法140
4.2.1 连续梯度方法140
4.2.2 幂指数方法141
4.2.3 PCHIP方法143
4.3 曲线加筋板的布局优化设计147
4.4 含开口曲筋结构尺寸–布局协同优化方法149
4.4.1 单开口加筋柱壳优化设计149
4.4.2 多开口加筋柱壳优化设计152
参考文献160
第5章 考虑缺陷的工程薄壳鲁棒性优化设计162
5.1 引言162
5.2 基于名义承载力的工程薄壳鲁棒性优化方法164
5.2.1 加筋圆柱壳鲁棒性优化设计164
5.2.2 多级加筋圆柱壳鲁棒性优化设计169
5.2.3 考虑加筋圆柱壳母线形状的鲁棒性优化设计175
5.2.4 加筋锥壳鲁棒性优化设计179
5.2.5 双层蒙皮结构鲁棒性优化设计182
5.3 多样性可竞争加筋单胞拓扑优化方法184
5.3.1 多样性约束185
5.3.2 可竞争设计优化策略187
5.3.3 多样性可竞争的加筋壳稳定性拓扑优化框架189
参考文献194
第6章 工程薄壳后屈曲可靠度优化设计198
6.1 工程薄壳不确定性来源198
6.2 可靠度分析方法综述199
6.2.1 模拟方法199
6.2.2 分析方法201
6.2.3 基于增强混沌控制法的可靠度分析方法204
6.3 可靠度优化方法综述207
6.3.1 典型可靠度优化策略207
6.3.2 基于变循环策略的可靠度优化方法212
6.4 工程薄壳的可靠度优化设计216
6.4.1 加筋圆柱壳结构优化设计216
6.4.2 加筋球壳结构优化设计219
6.4.3 曲筋结构优化设计225
参考文献237
第7章 工程薄壳稳定性分析与优化软件243
7.1 引言243
7.2 典型工程薄壳建模及分析模板244
7.2.1 加筋圆柱壳建模及分析模板245
7.2.2 曲筋结构建模及分析模板253
7.3 典型工程薄壳屈曲优化软件255
7.4 典型工程薄壳拓扑优化及参数优化软件260
参考文献267
第8章 工程薄壳稳定性设计的若干新进展268
8.1 基于数据驱动的工程薄壳设计方法268
8.1.1 引言268
8.1.2 基于迁移学习的薄壳稳定性变保真度设计技术269
8.1.3 面向薄壳稳定性优化的竞争性变保真度进化算法273
8.2 工程薄壳结构等几何分析与设计281
8.2.1 引言281
8.2.2 复杂变刚度复合材料结构的快速屈曲分析方法284
8.2.3 考虑制造工艺约束的变刚度复合材料结构设计方法291
8.2.4 基于等几何刚度扩散法的低体分比加筋板布局优化方法306
参考文献322
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