机械优化设计

本书介绍了机械优化设计的基本理论和方法、优化设计工具软件及工程应用，同时还介绍了优化设计学科的前沿知识。主要内容有：优化设计概述、优化方法的数学基础、一维搜索方法、基于导数的优化方法、非导数优化方法、线性规划方法、优化设计实用技术、机械优化设计常用软件及优化设计应用实例。本书将优化设计基础理论、国际大型通用优化设计工具软件与工程应用实例密切结合，通过机械工程应用实例使读者掌握优化设计方法的实质内容及工程应用技巧。
本书可作为高等院校高年级本科生或研究生学习优化设计的教材，也可供企业或研究机构的科技工作者参考。

第1章 绪论
自然界是按照最优化的原则决定其存在形态与演化方式的。在金属和合金中，原子占据能量最小的位置以形成晶胞，这些晶胞决定了材料的晶体结构；在零重力条件下，一滴液体的形状是一个完美球体，因为在体积一定的条件下，球的表面积最小；蜜蜂是最优秀的建筑师，蜂巢结构是最紧凑的包装排列方式之一；而生物的遗传和变异则是自然界优化过程的又一实例。和自然界一样，无论是工程设计、生产经营、投资决策、经济运行、人才管理还是社会结构都在追求最优化状态。在长期的生产实践中，产生了诸如进化优化、直觉优化、试验优化、图解和数学分析优化等一些优化策略与方法。到了20世纪70年代初期，在最优化理论和计算机技术发展的基础上逐渐形成了优化设计方法，为工程设计人员提供了一种易于实现最优设计的手段。在解决一些复杂问题时，设计人员能从众多的设计方案中找出尽可能完善或最好的设计方案。优化设计方法对于提高产品性能、改进产品质量、提高设计效率具有重要作用。
机械优化设计是在满足一定约束的前提下，寻找一组设计参数，使机械产品单项或多项设计指标达到最优的过程。首先要根据实际的设计问题建立相应的数学模型，即用数学形式来描述实际设计问题。在建立数学模型时需要应用专业知识确定设计的限制条件和所追求的目标，确定设计变量之间的相互关系等。数学模型一旦建立，优化设计问题就变成了一个数学求解问题。根据数学模型的特点，应用优化理论，设计优化程序，以计算机作为工具得到最优设计参数。
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