机械与工程优化设计
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作者： 张鄂主编
出 版 社： 科学出版社
出版时间： 2008-6-1字数：版次： 1页数： 202印刷时间：开本： 16开印次： 1纸张：I S B N ： 9787030221117包装： 平装编辑推荐
全书介绍了优化设计基本知识、方法、设计实例以及软件的应用，有机融合智能优化方法、模糊学设计法和可靠性设计法。全书内容丰富，知识体系完整，且重点突出，并注重工程实际应用。理论阐述深入浅出，分析讲解循序渐进，并有实用典型的实例引导，培养学生机械与工程优化设计的技能和机电产品的创新设计能力，体系全面并层次分明，教师可依据不同的需要选讲，可一书多用。书后还附有常用优化方法的C语言程序，方便读者参考，本书配有电子课件，可以免费提供给采用本书的教师。
内容简介
本书介绍了优化设计的基本理论、基本方法、工程设计应用和优化程序库的使用方法。全书共分10章，分别介绍了优化设计的基本概念和数学模型建立、优化设计的数学基础、一维优化方法、多维无约束优化方法、线性规划、约束优化方法、多目标优化方法、优化设计的新方法、优化算法软件包的应用和机械与工程优化设计应用实例。书后还附有常用优化方法的C语言程序。本书内容的选择贯彻“少而精”和“理论联系实际”的原则。内容的编排由浅入深，注意逻辑性与系统性，重视工程应用性。本书具有良好的通用性和先进性。
本书可作为机械工程类、能源动力机械类及相关专业本、专科学生的教材，也可作为工程技术人员继续教育的培训教材，还可供有关工程技术人员和有关专业青年教师参考。
目录
前言
第1章 绪论
1.1 优化设计概述
1.2 优化设计的数学模型
1.2.1 优化设计实例
1.2.2 设计变量
1.2.3 目标函数
1.2.4 约束条件
1.2.5 优化设计数学模型的表达式
1.3 优化设计的迭代算法
1.3.1 优化设计问题的主要类型
1.3.2 优化设计的迭代算法
1.4 工程优化问题的几何描述
习题
第2章 优化设计的数学基础
2.1 二次型与正定矩阵
2.2 函数的方向导数与梯度
2.3 函数的泰勒近似展开式和黑塞矩阵
2.4 无约束优化问题的极值条件
2.5 凸函数与凸规划
2.6 约束优化问题的极值条件
习题
第3章 一维优化方法
3.1 搜索区间的确定
3.2 黄金分割法
3.2.1 黄金分割法的基本原理
3.2.2 黄金分割法的计算步骤
3.3 二次插值法
3.3.1 二次插值法的基本原理
3.3.2 二次插值法的计算步骤
习题
第4章 多维无约束优化方法
4.1 坐标轮换法
4.2 鲍威尔法（共轭方向法）
4.2.1 共轭方向及其构成
4.2.2 基本鲍威尔法
4.2.3 修正鲍威尔法
4.3 梯度法
4.4 共轭梯度法
4.4.1 共轭梯度法的基本原理
4.4.2 共轭梯度法的迭代步骤
4.5 牛顿法
4.6 变尺度法
4.6.1 DFP变尺度法
4.6.2 BFGS变尺度法
习题
第5章 线性规划
5.1 线性规划的数学模型
5.2 线性规划的基本性质
5.2.1 线性规划的几何意义
5.2.2 线性规划的基本性质
5.3 单纯形法
5.3.1 单纯形法的基本思想
5.3.2 单纯形法的算法及其迭代过程
5.3.3 单纯形表
习题
第6章 约束优化方法
6.1 可行方向法
6.1.1 可行方向法的基本思想
6.1.2 最佳下降可行方向及约束一维搜索
6.1.3 可行方向法的迭代步骤
6.2 复合形法
6.2.1 复合形法的基本思想
6.2.2 初始复合形的生成
6.2.3 复合形法的迭代计算步骤
6.3 惩罚函数法
6.3.1 内点法
6.3.2 外点法
6.3.3 混合法
习题
第7章 多目标优化方法
7.1 统一目标函数法
7.2 主要目标法
7.3 理想点法
7.4 功效系数法
习题
第8章 优化设计的新方法
8.1 工程遗传算法
8.1.1 工程遗传算法的基本原理及特点
8.1.2 遗传算法的主要步骤与基本流程
8.1.3 遗传算法的应用举例
8.2 模糊优化设计方法
8.2.1 模糊优化设计的基本概念
8.2.2 模糊优化设计数学模型的求解方法
8.2.3 模糊优化设计的工程应用
8.3 可靠性优化设计方法
8.3.1 可靠性优化设计模型的基本类型
8.3.2 可靠性优化设计问题的求解方法
8.3.3 可靠性优化设计的工程应用
习题
第9章 优化算法软件包的应用
9.1 优化算法程序库PC-OPB的应用
9.1.1 PC-OPB程序库的总体结构及概况
9.1.2 PC-OPB程序库的使用
9.2 MATLAB优化工具箱的应用
9.2.1 MATLAB简介
9.2.2 MATLAB优化工具箱简介
9.2.3 运用MATLAB优化工具箱求解工程优化问题的步骤
9.3 优化算法C语言程序的应用
习题
第10章 机械与工程优化设计应用实例
10.1 机械与工程优化设计应用策略
10.1.1 机械与工程优化设计的一般步骤
10.1.2 机械与工程优化设计数学模型的建立
10.1.3 数学模型的尺度变换
10.1.4 优化方法的选择和收敛精度的确定
10.1.5 优化结果的分析
10.2 机械与工程优化设计应用实例
习题
参考文献
附录 常用优化方法的C语言程序
书摘插图
第1章 绪论
1.1优化设计概述
优化设计是在电子计算机技术广泛应用的基础上而发展起来的一种现代设计方法。它是以电子计算机为计算工具，利用最优化原理和方法寻求最优设计参数的一门先进设计技术。
优化设计能为工程及产品设计提供一种重要的科学设计方法，使得在解决复杂设计问题时，能从众多的设计方案中寻得尽可能完善的或最适宜的设计方案，因而采用这种设计方法能大大提高其设计质量和设计效率。
所谓优化设计，就是借助最优化数值计算方法和电子计算机技术，求取工程问题的最优设计方案。进行优化设计时，首先必须将实际工程问题进行数学描述，形成一组由数学表达式组成的优化设计数学模型；然后选择一种最优化数值计算方法和计算机程序，在计算机上运算求解，得到一组最佳的设计参数。这组设计参数就是优化设计的最优解。
在工业产品设计过程中，常常需要根据产品设计要求，合理确定各种参数，如质量、体积、成本、性能、承载能力等，以期达到最佳的设计目标。这就是说，一项产品或工程设计总是要求在一定的技术和物质条件下，取得一个技术、经济指标为最优的设计方案。随着现代设计过程的日益计算机化，优化设计就为获取这一最优设计方案提供了有效工具。
目前优化设计在机械、电子、电器、化工、纺织、冶金、石油、国防、航空、航天、造船、交通、建筑及管理等设计领域都得到了广泛的应用，并且取得了显著的技术、经济效果。
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