互逆规划的拓宽和深化及其在结构拓扑优化的应用

摘要

本文的工作涉及数学与力学两方面,数学方面:(1)将数学规划论中新提出的互逆规划,从s-m型(或称为m-s型)发展出s-s型和m-m型互逆规划(其中s意为单目标,m意为多目标),从而使互逆规划的定义完备成为3种;(2)从KKT条件审视互逆规划的两方面,得到了互逆规划双方求解涉及拟同构和拟同解的3个定理,并且予以证明,提供了在求解中对于互逆规划双方在求解中相互借鉴的理论基础;(3)对一对互逆规划双方皆合理的情况和某一方不合理的情况,皆给出了求解策略和具体解法.力学方面:(1)给出结构优化设计模型合理与否的诠释;(2)在互逆规划对结构拓扑优化的应用中,提出了不合理结构拓扑优化模型的求解策略;(3)给出了借助MVCC模型(多个柔顺度约束下的体积最小化)解决MCVC模型(对于给定体积下的多个柔顺度的最小化)的途径,其中的建模基于ICM(独立连续映射)方法.用Matlab编程给出了数值算例.其中两个数学问题图示了互逆规划的双方关系;其中,结构拓扑优化问题是众多结构拓扑优化中的两个个案;数值结果均支持了本文提出的互逆规划理论.