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白新理 等 著

图书标签:

• 结构优化
• 优化设计
• 结构力学
• 有限元分析
• 算法
• 工程设计
• 机械工程
• 航空航天
• 数学建模
• 计算方法

出版社： 黄河水利出版社

ISBN：9787807344032

版次：1

商品编码：10244161

包装：平装

开本：16开

出版时间：2008-04-01

用纸：胶版纸

页数：241

字数：358000

正文语种：中文

编辑推荐

　　《结构优化设计》是作者在十多年从事结构优化设计教学与科研实践的基础上，根据工程力学专业及相近专业的教学计划和教学大纲编写而成的。全书共有10章：第1章介绍优化设计的基本概念；第2章介绍优化设计所涉及的数学基础知识；第3章、第4章、第5章分别介绍一维搜索方法、无约束优化方法和约束优化方法；第6章、第7章分别介绍多目标问题的优化方法和混合离散变量优化设计方法；第8章介绍结构优化设计灵敏度分析；第9章介绍近年来比较热门的基于遗传算法的结构优化设计方法；笫10章介绍几个简单结构的优化设计的工程应用实例；最后，在附录中列出了作者为考核各种算法所使用的20个程序测试函数。

内容简介

　　《结构优化设计》主要阐述结构优化设计的基本概念、理论、常用优化方法及简单结构的优化设计实例：主要内容有：优化设计概述、优化设计的数学基础、一维搜索方法、无约束优化方法、约束优化方法、多目标问题和混合离散变量优化方法、结构优化设计灵敏度分析、遗传算法、简单结构的优化设计等。
　　《结构优化设计》可作为理工科院校工程力学专业及相关专业高年级本科生、研究生的教材，也可供有关专业的教师和工程技术人员学习和参考。

内页插图

目录

前言
绪论
第1章　优化设计概述
1.1　优化设计问题示例
1.2　优化设计问题的数学模型
1.3　优化设计问题的几何描述
1.4　优化设计问题的基本解法
习题
第2章　优化设计的数学基础
2.1 矩阵
2.2 向量
2.3 多元函数
2.4 凸集、凸函数与凸规划
2.5　等式约束优化问题的极值条件
2.6　不等式约束优化问题的极值条件
习题
第3章　一维搜索方法
3.1 概述
3.2　确定初始单谷区间的进退法
3.3　一维搜索方法的分类
3.4　区间消去法
3.5　函数逼近法
习题
第4章 无约束优化方法
4.1 概述
4.2 梯度法
4.3 牛顿法
4.4　共轭方向法及共轭梯度法
4.5 变尺度法
4.6　坐标轮换法
4.7　鲍威尔法
4.8　单形替换法
习题
第5章 约束优化方法
5.1 概述
5.2　约束坐标轮换法
5.3 约束随机方向法
5.4 复合形法
5.5　惩罚函数法
5.6　增广乘子法
5.7　序列二次规划法
习题
第6章 多目标问题的优化方法简介
6.1 多目标优化问题及其解
6.2 主要日标法
6.3 统一日标法
6.4 分层序列法及宽容分层序列法
第7章 混合离散变量的优化设计方法
7.1 概述
7.2 混合离散变量优化没计问题的数学模型及解法
7.3 离散变量的网格法
7.4　离散变量的组合形法
7.5　离散性惩罚函数法
7.6　混合离散变量的直接搜索与食点法
第8章 结构优化设计灵敏度分析
8.1 差分法
8.2　半解析法
8.3 灵敏度分析的解析法
第9章 基于遗传算法的结构优化设计
9.1　遗传算法概述
9.2　标准遗传算法
9.3 简单函数优化的实例
9.4　遗传算法的改进
9.5 程序设汁
第10章 简单结构的优化设计
10.1 中心受压组合H型钢柱优化设计
10.2 矩形截面钢筋混凝土简支梁的优化设汁
10.3 中心受压钢筋混凝土矩形截而柱的优化设计
10.4　地下埋管结构优化没计
10.5 简支梁式预应力U型薄壳渡槽结构优化设计
附录
参考文献

精彩书摘

　　第3章 一维搜索方法
　　3.1 概述
　　求一元函数F（X）的极小点和极小值问题就是一维最优化问题。求解一维优化问题的方法称为一维优化方法，又称为一维搜索方法。一维搜索方法是优化问题中最简单、最基本的方法。因为它不仅可以解决单变量目标函数的最优化问题，而且在求多变量目标函数的最优佰时．大名数方法都要反复多次地进行一维搜索．用到一维优化方法。

前言/序言

　　本书是作者在十多年从事结构优化设计教学与科研实践的基础上，根据工程力学专业及相近专业的教学计划和教学大纲编写而成的。全书共有10章：第1章介绍优化设计的基本概念；第2章介绍优化设计所涉及的数学基础知识；第3章、第4章、第5章分别介绍一维搜索方法、无约束优化方法和约束优化方法；第6章、第7章分别介绍多目标问题的优化方法和混合离散变量优化设计方法；第8章介绍结构优化设计灵敏度分析；第9章介绍近年来比较热门的基于遗传算法的结构优化设计方法；第10章介绍几个简单结构的优化设计的工程应用实例；最后，在附录中列出了作者为考核各种算法所使用的20个程序测试函数。
　　在本书的编写过程中，作者力求通俗易懂，始终贯彻“理论联系实际”的原则，内容编排由浅入深，强调方法的基本思想与几何解释，便于读者掌握和工程应用。本书可作为工程力学专业或土木、水利、机械等相近专业的高年级本科生、研究生的教材，也可供有关专业教师或工程技术人员学习和参考。
　　本书由白新理教授等编著，胡建兰、李玉河、张利平：高新树、王清云、袁晓俊等参加编写。绪论、第1章、附录由白新理编写，第2章由张利平编写，第3章、第6章、第8章由李玉河编写，第4章由王清云编写，第5章由高新树编写，第7章、第9章由胡建兰编写，第10章由袁晓俊编写。孙利民教授、杨开云教授、孟闻远教授等审阅了书稿，并提出了有益的建议。研究生刘桂荣、张建华、刘振强、聂金荣、郭瑞卿等参加了部分绘图和文档工作。
　　本书的部分内容参考了许多文献资料，在此向有关作者一并深表谢意，不再一一致谢。
　　由于作者水平有限，书中缺点、疏漏在所难免，恳请读者不吝赐教。

《结构优化设计》是一本旨在全面介绍结构优化理论、方法及其在工程实践中应用的学术专著。本书深入浅出地阐述了结构优化设计这一跨学科领域的核心概念，为读者构建起一个清晰、系统的知识框架。 核心内容概述： 本书围绕“结构优化设计”这一主题，从理论基础到实际应用，层层递进，逻辑严谨。主要内容涵盖了以下几个关键方面： 1. 结构优化设计的基本概念与原理： 详细介绍了结构优化的定义、目标、约束条件以及优化设计的基本流程。读者将理解为何需要进行结构优化，以及在结构设计过程中如何引入优化的思想。同时，本书也阐述了结构优化与传统设计方法的区别和优势，强调了其在提高材料利用率、降低成本、提升结构性能等方面的关键作用。 2. 结构优化问题的数学表述： 结构优化本质上是一个数学优化问题。本书系统地讲解了如何将实际的结构优化问题转化为标准的数学模型，包括目标函数（如最小化重量、最小化应力、最大化刚度等）的选取与建立，以及各种约束条件（如强度约束、位移约束、频率约束、几何约束等）的数学描述。这部分内容为后续的优化算法应用奠定了理论基础。 3. 结构优化设计的方法与算法： 这是本书的重头戏，详细介绍了各类适用于结构优化的算法。 经典优化方法： 如梯度法（最速下降法、共轭梯度法）、牛顿法、拟牛顿法等，这些方法是理解和掌握更复杂算法的基础。 数值优化方法： 重点介绍了数值分析技术在结构优化中的应用，如有限元方法（FEM）与优化算法的结合，这是现代结构优化设计不可或缺的工具。 启发式优化算法： 随着计算能力的提升，遗传算法（GA）、模拟退火算法（SA）、粒子群优化算法（PSO）、差分进化算法（DE）等全局优化算法在解决复杂、非线性、多模态优化问题中展现出强大的优势。本书将对这些算法的原理、特点、优缺点以及在结构优化中的具体实现进行深入剖析。 拓扑优化： 作为结构优化领域的一个重要分支，拓扑优化旨在寻找材料分布的最优布局，以达到最佳的力学性能。本书将详细介绍多种拓扑优化方法，如均匀化法、密度法、水平集方法等，并探讨其在概念设计阶段的应用。 形状优化与尺寸优化： 在确定了基本结构形式后，形状和尺寸的优化是进一步提升性能的关键。本书将介绍如何针对结构边界形状和尺寸参数进行优化。 4. 结构优化设计在工程实践中的应用： 理论联系实际是本书的另一大亮点。本书通过丰富的工程案例，生动地展示了结构优化设计在各个工程领域的实际应用。 航空航天工程： 如飞机机翼、发动机支架、卫星结构等的轻量化设计。 汽车工程： 如车身、底盘、发动机部件的强度与刚度优化，以及碰撞安全性能的提升。 土木工程： 如桥梁、高层建筑、水坝等结构的承载能力优化、抗震设计。 机械工程： 如机械零件、模具、工具等的性能优化。 生物医学工程： 如人工关节、假肢的设计优化。 5. 相关技术与软件介绍： 本书还会介绍与结构优化设计紧密相关的辅助技术，如有限元分析软件（如ANSYS, ABAQUS等）的使用技巧，以及一些专门的结构优化设计软件。这些内容将帮助读者更好地将所学理论应用于实际的设计工作中。 本书的特点与价值： 理论深度与广度兼备： 既深入探讨了结构优化的数学原理和算法机理，又广泛介绍了各种优化方法及其适用范围，力求为读者提供一个全面的知识体系。 体系化与条理化： 全书内容组织清晰，从基础概念到高级应用，循序渐进，逻辑严密，便于读者理解和掌握。 注重实践应用： 通过大量工程案例的分析，强调了结构优化设计在解决实际工程问题中的重要性和可行性，使理论知识更具指导意义。 适合多层次读者： 无论是从事结构设计、工程分析的研究人员、工程师，还是对结构优化感兴趣的在校学生，都能从本书中获得有益的知识和启发。 总而言之，《结构优化设计》是一本集理论性、系统性、实践性于一体的权威著作，它不仅能够帮助读者深入理解结构优化的核心思想，掌握先进的优化方法，更能指导读者如何将这些技术有效地应用于解决复杂的工程设计问题，从而实现结构的性能提升、成本降低以及资源节约，推动工程设计迈向更高效、更可持续的未来。

评分☆☆☆☆☆

我对书中对待“离散化方法”那一块的论述，感到一种强烈的技术傲慢感。作者似乎对有限元方法（FEM）本身抱持着一种居高临下的态度，认为读者已经完全掌握了应力、应变、单元刚度矩阵的构建等基础知识，并直接进入了如何“规避”传统FEM限制的讨论。书中花了大量篇幅讨论如何利用非均匀有理B样条（NURBS）来提高几何描述的精度，并提出了几种激进的网格自适应算法。这些算法在理论上确实展现了极高的收敛速度和精度，但它们对计算资源的要求是天文数字，而且在实际的商业求解器中往往难以直接实现。书中几乎没有提及如何处理网格畸变、边界条件在复杂优化迭代过程中的稳定性问题，这些都是在实际工程迭代中会反复遇到的“顽疾”。感觉作者更热衷于展示数学模型的完美性，而不是解决现实世界中的工程“脏活累活”。如果这本书是针对学术界发表的论文集，那或许无可厚非，但作为一本面向工程师群体的参考书，它在“工程实用性”这一点上，无疑是失分惨重的，让人读完后有一种“理论很美，工程无能”的空虚感。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我花了整整一个下午试图啃下关于“多目标优化”的那一章节，但最终的结果是比在沙滩上试图用漏勺捞起海水还要令人沮丧。这本书对不同优化目标的权衡和Pareto前沿的描绘，是极其详尽和精确的，其数学严谨性毋庸置疑。它用近乎偏执的细节，探讨了如何在高强度需求和低成本限制之间找到那个微妙的平衡点，甚至细致到对不同载荷工况下的概率分布都进行了建模。然而，当我合上书本，试图在脑海中勾勒出一个实际应用场景时，却发现一片空白。书中给出的例子大多是高度简化的二维模型，或者干脆是纯粹的数学问题，缺乏与现实世界中桥梁、飞机机翼或汽车底盘等复杂工程实体之间的有效连接。我期待看到的是，如何将这种精密的数学优化，转化为CAD软件中实际可操作的几何修改指令，或者如何在一个实际的工业设计流程中嵌入这些优化步骤。书里充斥着诸如“KKT条件”、“对偶理论”这样的高阶词汇，但对于如何处理真实世界中材料非线性和制造约束带来的复杂性，却着墨不多。这使得整本书的体验，像是在一个无菌的实验室里观看一场理论的完美演示，却完全不接地气，没有提供任何“野外生存”的经验指南，让人感觉知识虽然高深，但离我的工具箱实在太远了。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图表设计，简直是一场视觉的灾难，让人不禁怀疑编辑是否对“清晰”二字抱有某种程度的误解。我不是说内容不好，而是呈现方式极其令人困惑。许多关键的流程图，比如迭代求解器的内部循环结构，被挤在了狭小的空间里，线条和箭头交织在一起，如同蜘蛛网一般复杂，初次阅读时根本无法分辨出逻辑的先后次序。更令人费解的是，图注的引用和正文的描述经常不同步，有时一个重要的公式会突然出现在脚注里，或者一个在正文中被重点提及的参数，其定义却需要翻到几十页后的附录才能找到。这极大地拖慢了阅读速度，每读一个概念，我就得像个侦探一样在全书范围内搜索碎片化的信息。对于一本技术类书籍来说，清晰的结构和易读的图表本应是其生命线，但这本书似乎完全忽略了这一点，它更像是将早年手写的笔记简单地电子化后直接付印，缺乏现代技术文档应有的美学和逻辑组织。我不得不经常使用便利贴和荧光笔在书页上建立自己的索引系统，否则我根本无法跟上作者的思路跳跃。

评分☆☆☆☆☆

这部名为《结构优化设计》的书籍，从我一个初涉此道的工程小白的角度来看，简直是一部天书。我原本以为，书名既然如此直白，应该会用大量清晰的数学公式和直观的图示来构建一个易于理解的理论框架，教我如何一步步地“优化”结构。然而，翻开书页，扑面而来的是一连串我根本无法消化的专业术语和抽象概念。书中对于拓扑优化、形状优化这些核心内容的阐述，仿佛是直接将高级研究生阶段的研讨会记录搬了上来，每一个段落都充满了对特定算法的假设前提和收敛条件的深入探讨，却没有花足够的时间去解释这些前提是如何在实际工程背景下建立和验证的。比如，书中对“灵敏度分析”的描述，直接跳过了基础微积分在结构力学中的应用铺垫，上来就用张量形式展示了目标函数的梯度计算，这让我的大脑瞬间宕机。我试图在后面的章节中寻找更基础的入门引导，但发现它更像是一本面向已有深厚背景的工程师的工具手册，它假设读者已经熟练掌握了有限元分析（FEA）的基础，并且对变分法有着深刻的理解。对于我这种需要从零开始建立对“结构”这个概念的理解，再到如何用数学工具去“改进”它的学习者来说，这本书的门槛高得令人望而却步，阅读过程更像是在尝试破译一部古老的密码，而不是学习一项实用的设计技能。它更像是一份前沿研究的综述，而非一本教学用书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格，用一个词来形容就是“晦涩的精确”。它追求的不是交流的效率，而是逻辑表达的绝对无歧义性，这导致了大量冗长且结构复杂的长句。例如，在描述梯度下降法的收敛性保证时，作者可能会用一个包含了三个从句和两个插入语的超长句子来表达一个在其他教材中可能用一句话就能说清的观点。这种写作方式，使得阅读过程充满了认知负担，读者必须时刻警惕，生怕漏掉一个表示“除非”、“然而”或“在特定条件下”的关键限定词。我发现自己阅读时，不得不反复回读句子结构，试图厘清主语、谓语和修饰成分之间的关系，这严重阻碍了我对核心概念的整体把握。如果说优化设计本身已经够烧脑了，那么这本书还给自己增加了一层额外的、人为制造的理解难度。它似乎更倾向于展示作者深厚的语言驾驭能力和对细节的极致把控，而不是致力于将复杂的知识点以最清晰、最易于吸收的方式传递给读者，读完后，我更像是经历了一场智力马拉松，而不是一次愉快的知识获取之旅。

评分☆☆☆☆☆

团队，拥有四通八达的运输网络、遍布全国的网点覆盖，以及日趋完善的信息系统平台。所以京东的物流我是比较放心的。好了，现在给大家介绍两本好书：一、

评分☆☆☆☆☆

点，社区合作、校园合作、便利店合作等形式，可以满足诸多商家以及消费者个性化的配送需求。为了全面满足客户的配送需求，京东商城打造了万人的专业服务

评分☆☆☆☆☆

。|据了解，京东为顾客提供操作规范的逆向物流以及上门取件、代收货款等专业服务。已经开通全国360个大中城市的配送业务，近1000家配送站，并开通了自提

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

也很快，和照片描述的也一样，给个满分吧 下次还会来买！通读这本《结构优化设计》，是需要细火慢烤地慢慢品味和幽寂沉思的。亲切、随意、简略，给人洁净而又

评分☆☆☆☆☆

别的何止是最纯真的一段唯美， 而是我曾经无往不胜的天真青春啊。请允许吧，那时的少年，尽情言情。一直言情，不要去打扰他们，他们总有一天会醒来。告

评分☆☆☆☆☆

价格厚道，到货速度，满意！书好看。

评分☆☆☆☆☆

尽在这本《结构优化设计》。推荐：《结构优化设计》是作者潜心多年的创作，将虐心和争斗写到了极致。全新的人物故事，不变的感动、虐心。推荐2：每个人在爱情中都有

评分☆☆☆☆☆

深沉的感触，这样的书我久矣读不到了，今天读来实在是一件叫人高兴之事。作者审视历史，拷问灵魂，洋溢着哲思的火花。人生是一段段的旅程，也是需要承载