有關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)畢業(yè)論文范文
有關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)畢業(yè)論文范文
文化和產(chǎn)品設(shè)計(jì)之間的關(guān)聯(lián)密不可分。一方面，文化幾乎包括了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的所有對(duì)象。另一方面，產(chǎn)品作為文化的一種表現(xiàn)形式，也不斷地通過(guò)設(shè)計(jì)推動(dòng)著文化的發(fā)展。下面是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的有關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)畢業(yè)論文，供大家參考。
有關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)畢業(yè)論文范文一：羌族藝術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的運(yùn)用
羌族有著悠久歷史和燦爛文化，羌族的文化藝術(shù)極為豐富，內(nèi)容涵蓋社會(huì)生活方方面面，形式獨(dú)特具有濃郁的民族風(fēng)格。傳承至今的藝術(shù)文化遺產(chǎn)種類較多，其類型包含有民間文學(xué)、民間歌舞、戲劇、建筑、羌族民間刺繡、民間剪紙、飲食器具、坐具、生產(chǎn)工具、樂(lè)器、民間手工藝品等。隨著歷史的變遷，社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，羌族傳統(tǒng)藝術(shù)也在慢慢演變，羌族傳統(tǒng)藝術(shù)面或趨于消亡;或作為“歷史文物”代表著古老的民族文化繼續(xù)存在;或作為傳統(tǒng)民族藝術(shù)之精髓，與現(xiàn)代融合，成為新的藝術(shù)[1]。21世紀(jì)以來(lái)，隨著旅游業(yè)的發(fā)展和水電資源的開(kāi)發(fā)利用，一些急功近利和不科學(xué)的做法，使得本已脆弱的生態(tài)環(huán)境變得更加脆弱,當(dāng)?shù)鼐哂忻褡屣L(fēng)格的一些文化特質(zhì)和文化藝術(shù)特點(diǎn)已走樣甚至變味，保護(hù)、傳承、研究和開(kāi)發(fā)利用羌族民族傳統(tǒng)藝術(shù)便成為緊迫任務(wù)。
1羌族傳統(tǒng)藝術(shù)傳承面臨的困境
2008年5•12汶川特大地震后，汶川、北川、茂縣等羌族賴以生存的自然環(huán)境和文化生態(tài)遭到嚴(yán)重破壞，大地震不僅使羌族人民失去賴以生存的家園，造成了巨大的傷亡和財(cái)產(chǎn)的損失，還造成了大量的文化古跡、歷史文物和文史資料的損毀，幾千年形成的羌族文化遭到嚴(yán)重破壞。據(jù)西南民族大學(xué)蔣彬、侯斌介紹，這次地震不但造成羌族地區(qū)重大的人員傷亡，而且地震對(duì)羌族物質(zhì)文化和非物質(zhì)文化的損害也相當(dāng)嚴(yán)重。羌寨的碉樓、吊腳樓垮塌損毀嚴(yán)重，羌族民居建筑受到大面積破壞。理縣桃坪羌寨、茂縣的黑虎羌寨、汶川的羅卜羌寨、北川小寨子溝等羌族風(fēng)格獨(dú)特的羌寨遭受毀滅性破壞，其他羌族民居也大多數(shù)倒塌，幾乎毀損殆盡[2]。地震造成的羌族人口減少、傳承人減少、歷史古跡和生態(tài)的破壞嚴(yán)重危及著羌族傳統(tǒng)文化的傳承。羌族地區(qū)傳統(tǒng)藝術(shù)在外來(lái)文化和現(xiàn)代文化的巨大沖擊下，一些民族旅游地的旅游開(kāi)發(fā)摒棄了珍貴的民族文化特色，忽視了對(duì)傳統(tǒng)文化的有效保護(hù)和繼承。同時(shí)旅游者的大量涌入也使一些少數(shù)民族地區(qū)民俗風(fēng)情開(kāi)始出現(xiàn)同化、漢化現(xiàn)象。珍貴的民族傳統(tǒng)文化旅游資源面臨退化和消失的危險(xiǎn)。一些地方甚至將古樸的民俗文化、民族風(fēng)情包裝成粗俗的商業(yè)性表演，致使原有的文化價(jià)值被低檔商業(yè)價(jià)值所取代[3]，這也是羌族傳統(tǒng)藝術(shù)傳承所面臨的困境。
2羌族傳統(tǒng)藝術(shù)的保護(hù)與傳承
21世紀(jì)以來(lái)，特別是2008年地震后，國(guó)家與地區(qū)政府對(duì)羌族民族文化的保護(hù)達(dá)到了前所未有的投入力度，這也使羌族地區(qū)的發(fā)展迎來(lái)了一個(gè)廣闊的前景。一方面在大力進(jìn)行重建，另一方面更要注重保護(hù)和搶救羌族地區(qū)傳統(tǒng)藝術(shù)文化遺產(chǎn)。發(fā)展羌族民族產(chǎn)業(yè)，使羌族傳統(tǒng)藝術(shù)在產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中得到保護(hù)傳承。基于羌族傳統(tǒng)藝術(shù)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)離不開(kāi)羌民族產(chǎn)品創(chuàng)新，羌族產(chǎn)品創(chuàng)新也離不開(kāi)羌族傳統(tǒng)手工產(chǎn)業(yè)的土壤。首先應(yīng)大力發(fā)展在羌族地區(qū)和羌寨建立羌族傳統(tǒng)藝術(shù)手工產(chǎn)品基地，可以先選一個(gè)基礎(chǔ)較好的地區(qū)作為試點(diǎn)，采取先易后難，逐步推廣，逐步擴(kuò)大的辦法，形成整體優(yōu)勢(shì)，促使羌族傳統(tǒng)藝術(shù)手工產(chǎn)業(yè)形成有一定規(guī)模、規(guī)范有序的市場(chǎng)體系，實(shí)現(xiàn)增收致富，有利于可持續(xù)發(fā)展[4]。發(fā)展民族產(chǎn)業(yè)是保護(hù)羌文化的重要途徑，許多羌族傳統(tǒng)文化已處于消亡邊緣，必須對(duì)其開(kāi)發(fā)并走產(chǎn)業(yè)化的道路，才能使羌族地區(qū)傳統(tǒng)藝術(shù)產(chǎn)業(yè)迅速煥發(fā)活力。再者應(yīng)加強(qiáng)對(duì)羌族地區(qū)旅游資源產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。將羌族地區(qū)傳統(tǒng)藝術(shù)和具有使用功能的產(chǎn)品結(jié)合，進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)，同時(shí)開(kāi)發(fā)系列化的品牌旅游紀(jì)念品，并樹(shù)立可持續(xù)發(fā)展的理念。堅(jiān)持旅游資源合理開(kāi)發(fā)與生態(tài)環(huán)境有效保護(hù)并重，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)環(huán)境效益的有機(jī)結(jié)合。在羌族地區(qū)旅游產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì)中，要呈現(xiàn)出羌族地區(qū)傳統(tǒng)藝術(shù)的特點(diǎn)精髓和神韻，從民族文化內(nèi)涵人手，在構(gòu)思和主題上突出羌族地區(qū)傳統(tǒng)藝術(shù)的文化符號(hào)特征。在設(shè)計(jì)中融入羌族地區(qū)傳統(tǒng)藝術(shù)文化符號(hào)，同時(shí)設(shè)計(jì)必須與時(shí)尚結(jié)合，如果直接將最原始最傳統(tǒng)的羌族藝術(shù)照搬，就失去了設(shè)計(jì)的意義，也缺乏產(chǎn)品所必需的時(shí)尚感。
3羌族傳統(tǒng)藝術(shù)形式在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的運(yùn)用
3.1羌族傳統(tǒng)建筑形式與產(chǎn)品創(chuàng)新
羌族民居建筑起源于新石器時(shí)期，歷經(jīng)5000多年的傳承發(fā)展，羌族的建筑形式在吸收其他民族文化的過(guò)程中更趨豐富。今天的羌族民居建筑已遠(yuǎn)非其原始狀態(tài)，但依然保持了濃厚的古風(fēng)遺韻，反映出羌族民居建筑早在新石器時(shí)期就已形成的藝術(shù)特色，被譽(yù)為中華建筑的活化石。羌族歷史上就以擅長(zhǎng)砌石、筑堰、打井著稱，羌族建筑用亂石碎片砌成。石塊之間不用石灰，只用泥土粘連，墻間不用木柱，砌得平直整齊，視覺(jué)效果獨(dú)特，具有濃郁的民族符號(hào)氣息。建筑類型有碉樓、石砌房、索橋、棧道和水利筑堰等，其中最著名、最獨(dú)特的是碉樓，碉樓一般達(dá)30余米，最高的達(dá)十三四層。有正方形之錐臺(tái)形式，也有六角或八角形式。明朝萬(wàn)歷年間建造的佳山、若達(dá)兩寨的碉樓，其基礎(chǔ)部每邊齊地面處各寬5m，墻壁厚約60cm，越往上則碉樓壁越薄并略向內(nèi)傾，到2/3處，則又垂直上延，碉高10層，外觀齊整、雄偉，特別是從下仰視其頂、益覺(jué)其巍峨聳峙，直插天際，堪稱建筑藝術(shù)上的奇跡[4]。在本項(xiàng)目的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，以教師和學(xué)生們組成的團(tuán)隊(duì)對(duì)羌族建筑進(jìn)行了仔細(xì)認(rèn)真的考察，主要的設(shè)計(jì)突破口也是根據(jù)碉樓的形態(tài)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)創(chuàng)新，通過(guò)反復(fù)的草圖，找出碉樓所特有的符號(hào)，將碉樓的形態(tài)提煉并簡(jiǎn)化，或者采用碉樓某個(gè)局部的形態(tài)進(jìn)行簡(jiǎn)化和提煉，并將其移至不同功能的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)中，最終在外形上保留了碉樓的神韻，使產(chǎn)品具有現(xiàn)代氣息。在以羌族傳統(tǒng)建筑形式為創(chuàng)意靈感的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)中，不是對(duì)羌族傳統(tǒng)藝術(shù)形式簡(jiǎn)單拿來(lái)或照搬，此類產(chǎn)品中對(duì)羌族傳統(tǒng)文化的傳承體現(xiàn)在產(chǎn)品的“神”上，形態(tài)的來(lái)源均源于羌民族的傳統(tǒng)藝術(shù)形式，而在創(chuàng)新上則有產(chǎn)品語(yǔ)意學(xué)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論的支撐，力求設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品減少民族旅游產(chǎn)品造型上的還原性和強(qiáng)調(diào)裝飾性的特點(diǎn)。所以在本類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)創(chuàng)新中確立了一個(gè)主題——簡(jiǎn)練，在注重其使用功能的同時(shí)，又能從簡(jiǎn)練的形態(tài)中感受到特有的民族底蘊(yùn)，作品見(jiàn)圖1-2。
3.2羌族藝術(shù)符號(hào)與產(chǎn)品創(chuàng)新
符號(hào)是文化的載體，羌族的文化符號(hào)傳遞羌民族的記憶與認(rèn)同，羌族人民在文化、建筑、生活生產(chǎn)、服飾圖案等方面逐漸形成了代表其內(nèi)涵的民族文化符號(hào)。碉樓、勒色是羌族民居建筑的標(biāo)志性符號(hào)，對(duì)白石的敬奉是把其當(dāng)做了神的符號(hào)，“羌笛何須怨楊柳，春風(fēng)不度玉門關(guān)。”羌笛作為標(biāo)志性符號(hào)承載著羌族人民幾千年悲涼幽婉的曲調(diào)延續(xù)，羌族刺繡中各種圖案也具有豐富的符號(hào)化語(yǔ)意，吉祥(雞羊)如意、金玉(魚(yú))滿堂、百鳥(niǎo)朝鳳等，不同的圖案有其不同的內(nèi)涵，寓意深刻。在本次研究符號(hào)化的設(shè)計(jì)過(guò)程中，著重對(duì)羌族的羊圖騰符號(hào)進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)運(yùn)用，古羌族是一個(gè)以養(yǎng)羊?yàn)橹鞯男竽撩褡?，由于羊在社?huì)經(jīng)濟(jì)生活中的重要作用，羌族先民在對(duì)羊崇拜過(guò)程中，逐漸將羊注入了人類特有的血緣和親族的觀念，羊開(kāi)始顯示出它從來(lái)沒(méi)有過(guò)的神圣性，羊逐漸成為羌人氏族的標(biāo)志和符號(hào)，繼而演進(jìn)到了一個(gè)獨(dú)特的崇拜時(shí)期——羊圖騰崇拜階段。羌族逐漸形成了對(duì)羊的崇拜，演變出一種羊圖騰符號(hào)，這種符號(hào)廣泛地出現(xiàn)在羌民的建筑物上。這是一種羊頭的形狀，他們的住宅墻上總是畫著一個(gè)羊頭。羊的面部瘦削而有神，羊角彎曲，整體透露出一種堅(jiān)毅的品質(zhì)、不屈的精神。除了顯性的圖案符號(hào)外，羌族人已經(jīng)把這個(gè)美術(shù)符號(hào)再次進(jìn)行了文字化，在他們的建筑物上面，往往會(huì)出現(xiàn)“羌”這個(gè)文字，而這時(shí)，“羌”這個(gè)文字已經(jīng)介于文字和美術(shù)圖案的中間狀態(tài)了，顯示出一種由羊的象形向羌這個(gè)文字的過(guò)渡過(guò)程。在對(duì)羌族的考察與收集素材中，課題組確立了將傳統(tǒng)藝術(shù)符號(hào)應(yīng)用于產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的思路，羌族傳統(tǒng)藝術(shù)符號(hào)豐富，這里主要采用了能體現(xiàn)羌民族文化與精神的羊圖騰符號(hào)，以點(diǎn)代面探討羌族藝術(shù)符號(hào)在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的運(yùn)用。確立以羊圖騰符號(hào)進(jìn)行創(chuàng)作的思路，產(chǎn)品的類型與功能則不受限制。首先從產(chǎn)品的形式上，羊圖騰符號(hào)不可原樣照搬，要有一定的變形與簡(jiǎn)化，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于羊圖騰符號(hào)與產(chǎn)品結(jié)合的形式，一種是平面的應(yīng)用，這種應(yīng)用方式是比較簡(jiǎn)單和直觀的，與產(chǎn)品結(jié)合可以采用圖案、鏤空、凹凸等形式，燈具設(shè)計(jì)見(jiàn)圖3。另外一種是將羊圖騰符號(hào)立體化，或作為產(chǎn)品的整個(gè)基礎(chǔ)形狀，或作為產(chǎn)品某個(gè)局部形狀，臺(tái)燈設(shè)計(jì)見(jiàn)圖4，設(shè)計(jì)的原則是要通過(guò)產(chǎn)品的形態(tài)感知羊圖騰符號(hào)的內(nèi)涵，進(jìn)而強(qiáng)烈傳遞出羌民族的氣息，這需要對(duì)羌族傳統(tǒng)符號(hào)的使用掌握好一個(gè)恰當(dāng)?shù)?ldquo;度”，最終的產(chǎn)品要具有現(xiàn)代生活的形態(tài)，符合現(xiàn)代人對(duì)形態(tài)上的審美需求，要與現(xiàn)代使用環(huán)境協(xié)調(diào)。其次是產(chǎn)品要注重使用功能，有照明、儲(chǔ)物、遮雨蔽日等功能，而不僅僅只是具有裝飾的功能，具有實(shí)用功能與優(yōu)美形態(tài)的產(chǎn)品更容易被消費(fèi)者所接受，所以在進(jìn)行本類產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)中注重其形式與功能的統(tǒng)一，才能被市場(chǎng)所接受，也才能體現(xiàn)出創(chuàng)新的價(jià)值，文具見(jiàn)圖5。
3.3羌族民間器具與產(chǎn)品創(chuàng)新
“逐水草而居”至“依山居之，壘石為室”，羌民族經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的歲月，創(chuàng)造了燦爛的文化，羌族以農(nóng)業(yè)為主，以畜牧業(yè)為輔，以狩獵和多種副業(yè)為輔助。在幾千年的生息勞作中產(chǎn)生了獨(dú)特的飲食器具、生產(chǎn)工具、樂(lè)器、裝飾品等。羌族的飲食器具和炊具主要有瓷碗、木碗、大小鐵鍋、銅壺、木瓢、背水桶、菜刀、鍋鏟、三腳架等。富有人家還有銀壺、銅鍋、銀筷、象牙筷等。坐具有地毯、氈子、羊皮、毪子、木床等。生產(chǎn)工具主要有鏵頭、犁頭、鋤頭、鐮刀、彎刀、刨鋤、扁鋤、尖鋤、斧、架子車等。樂(lè)器主要有羌笛、口弦、嗩吶、羊皮鼓、小鑼、手鈴、大鼓、銅鑼、銅鈸等。裝飾品有耳環(huán)、圈子、簪子、銀牌等。從羌族的民間器具尋找靈感進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)，主要的定位是旅游產(chǎn)品，旅游產(chǎn)品對(duì)傳承和保護(hù)民族傳統(tǒng)文化，促進(jìn)旅游資源的開(kāi)發(fā)和利用，增進(jìn)民族地區(qū)經(jīng)濟(jì)文化繁榮都有重要的現(xiàn)實(shí)意義。市場(chǎng)上諸如此類的產(chǎn)品種類繁多，如何進(jìn)行創(chuàng)新?使其具有鮮明的民族氣息，又具有較高的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)確立了以下原則：一是必須具有精神功能和使用功能，精神功能是使用者的心理感受，感受到舒適愉悅，感受產(chǎn)品傳遞出的民族文化內(nèi)涵[6]。使用功能就是要有實(shí)用性，不能拿來(lái)做擺設(shè)，這也是現(xiàn)有旅游產(chǎn)品普遍存在的問(wèn)題。所以本次課題小組首先是要在種類繁多的羌族民間器具中進(jìn)行梳理，找出具有易于被人們所接受的使用功能，而有意避免使用功能不強(qiáng)的產(chǎn)品系列。二是方便攜帶的原則，這類產(chǎn)品的特點(diǎn)就是小巧而實(shí)用，不占空間，便于旅游者攜帶。三是具有民族特色的原則，深挖旅游產(chǎn)品的文化內(nèi)涵，進(jìn)行文化體驗(yàn)和情感體驗(yàn)的深度和廣度設(shè)計(jì)，在產(chǎn)品上找到和羌族文化的契合點(diǎn)，開(kāi)發(fā)具有獨(dú)特魅力，具有民族地域的特色產(chǎn)品，作品見(jiàn)圖6和7。
4結(jié)語(yǔ)
上述產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)是在羌族傳統(tǒng)歷史文化和高度的商業(yè)文明中找尋融合點(diǎn)，加入現(xiàn)代時(shí)尚的符號(hào)元素，并使之具備使用功能，盡可能做到在保留羌族獨(dú)特文化的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，使其不再只是用來(lái)觀賞，而是更具有時(shí)代性、市場(chǎng)性和社會(huì)性。這是一個(gè)巨變的時(shí)代，人們的意思與觀念一次次的突破極限，那么進(jìn)行的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)就要與市場(chǎng)契合，以滿足現(xiàn)代人的審美需要，而不是毫無(wú)保留的原樣照搬。傳統(tǒng)藝術(shù)的保護(hù)不能止步不前，不能僅僅停留在保護(hù)的層面，那樣只能導(dǎo)致傳統(tǒng)藝術(shù)的衰亡?，F(xiàn)在迫切需要做的是要樹(shù)立在創(chuàng)新中起到了保護(hù)與傳承的作用，又在傳承中不斷地進(jìn)行創(chuàng)新的觀念。通過(guò)對(duì)羌族傳統(tǒng)藝術(shù)的保護(hù)、傳承與開(kāi)發(fā)研究，使羌族傳統(tǒng)藝術(shù)得以繼續(xù)發(fā)揚(yáng)光大。
有關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)畢業(yè)論文范文二：機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)整合的運(yùn)用
1前言
在少數(shù)幾個(gè)待選方案中進(jìn)行比較分析，尋找最優(yōu)方案的技術(shù)稱為優(yōu)化設(shè)計(jì)。與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)相比，它既不需要參考通過(guò)估算、經(jīng)驗(yàn)定義出的同類產(chǎn)品基本結(jié)構(gòu)，與檢查各性能指標(biāo)是否滿足設(shè)計(jì)要求。更不需要人工試湊類比與分析，這樣可以大幅度的縮短設(shè)計(jì)周期。因此，優(yōu)化設(shè)計(jì)是現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的重要內(nèi)容之一。為了提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，縮短開(kāi)發(fā)周期，CAE以及優(yōu)化方法已經(jīng)頻繁的引入到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)。特別是綜合運(yùn)用拓?fù)鋬?yōu)化和尺寸優(yōu)化可以協(xié)助設(shè)計(jì)員在設(shè)計(jì)全新產(chǎn)品時(shí)，即使沒(méi)有參照物也能設(shè)計(jì)出滿足要求的產(chǎn)品。
2結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法與分層
由研究對(duì)象、約束對(duì)象、變量、目標(biāo)函數(shù)與最佳策略的要求不同，我們便可衍生出不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方法。根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)的深淺可將優(yōu)化分為尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化、拓?fù)鋬?yōu)化，三個(gè)不同層次的優(yōu)化方法，它們的難度依次加大，與此同時(shí)它們收益也相應(yīng)的提高。
2.1尺寸優(yōu)化
原有組件的結(jié)構(gòu)形狀與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不變的同時(shí)，通過(guò)分析重組設(shè)計(jì)變量，進(jìn)而尋找出最好的性能組合關(guān)系的優(yōu)化方法。
2.2形狀優(yōu)化
保證設(shè)計(jì)域內(nèi)拓?fù)潢P(guān)系不變，從而求得結(jié)構(gòu)的邊界，并且用這些邊界組成的新結(jié)構(gòu)能達(dá)到理想的幾何形狀，同時(shí)能表現(xiàn)出某種性能的最佳狀態(tài)，這種方法稱為形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)。
2.3拓?fù)鋬?yōu)化
連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化和離散結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化組成結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化。孔洞數(shù)目、形狀分布的優(yōu)化，結(jié)構(gòu)邊界形狀的優(yōu)化均稱為連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu);確定各給定節(jié)點(diǎn)位置的最佳聯(lián)結(jié)關(guān)系的優(yōu)化，稱為拓?fù)鋬?yōu)化。
3結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程及一般步驟
3.1目標(biāo)函數(shù)
怎樣減小變形和應(yīng)力是機(jī)械設(shè)計(jì)中的最關(guān)心的因素，我們可定義其目標(biāo)函數(shù)為極小化變形或應(yīng)力。由此可以知道，依據(jù)設(shè)計(jì)中最關(guān)注的因素是我們來(lái)確定目標(biāo)函數(shù)。
3.2設(shè)計(jì)變量
設(shè)計(jì)變量是指參與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的所有參數(shù)。在工程優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，通常所用的設(shè)計(jì)變量有表征結(jié)構(gòu)外型的幾何參數(shù)和物理參數(shù)兩大類。例如：板的長(zhǎng)、寬、高尺寸，圓孔半徑、材料的彈性模量、密度、屈服極限、安全系數(shù)等。
3.3約束條件
約束條件是指在迭代計(jì)算中，優(yōu)化過(guò)程的設(shè)計(jì)變量要受到某些限制的條件。例如裝配位置的限制條件，確保運(yùn)動(dòng)可能性的極值條件等，這些條件均可稱為約束。
3.4選擇優(yōu)化方法并分析評(píng)估
現(xiàn)在解決機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法很多，但一種普遍適用的有效方法卻是少之又少。因?yàn)闄C(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)解決的主要問(wèn)題是約束的非線性規(guī)劃問(wèn)題，因此必須具體問(wèn)題具體分析，從中選擇優(yōu)化方法，并對(duì)優(yōu)化計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析評(píng)估。
4產(chǎn)品設(shè)計(jì)的優(yōu)化應(yīng)用分析
4.1支承結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化的應(yīng)用
在一個(gè)原本模糊的形狀，底部不動(dòng)，里面有受力圓孔的支承結(jié)構(gòu)中，拓?fù)湫螤罘謩e取不同材料減少率為60%，80%時(shí)所形成的模型。在優(yōu)化過(guò)程中連續(xù)減重，材料減少率達(dá)80%時(shí)，能清晰加強(qiáng)筋的脈絡(luò)。根據(jù)結(jié)構(gòu)上的分杈可設(shè)計(jì)出帶有加強(qiáng)筋的新概念模型。根據(jù)拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力分布。
4.2拓?fù)鋬?yōu)化分析
當(dāng)前，優(yōu)化分析功能是大多數(shù)有限元分析軟件所具備的。設(shè)計(jì)變量(DV)、狀態(tài)變量(SV)和目標(biāo)函數(shù)(OBJ)，CAE優(yōu)化模塊均可定義，但它卻只能設(shè)定一個(gè)目標(biāo)函數(shù)，其它需要優(yōu)化的目標(biāo)只有通過(guò)定義狀態(tài)變量的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。定義多個(gè)設(shè)計(jì)變量和狀態(tài)變量在分析課題中比比皆是，設(shè)計(jì)變量也稱自變量，通過(guò)改變?cè)O(shè)計(jì)變量的數(shù)值來(lái)取得優(yōu)化結(jié)果，設(shè)計(jì)變量的函數(shù)有狀態(tài)變量和目標(biāo)函數(shù)。
例如結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)寬高尺寸，筋板厚度等定義為設(shè)計(jì)變量，結(jié)構(gòu)變形和應(yīng)力隨設(shè)計(jì)變量的變化而變化，為設(shè)計(jì)變量的函數(shù)，可以定義為狀態(tài)變量，使結(jié)構(gòu)重量極小化定義為目標(biāo)函數(shù)。設(shè)計(jì)變量，狀態(tài)變量和目標(biāo)函數(shù)組成優(yōu)化變量。這些變量在多數(shù)的分析軟件中，都是由用戶定義的參數(shù)來(lái)指定。用戶必須指出在參數(shù)集中的設(shè)計(jì)變量，狀態(tài)變量和目標(biāo)函數(shù)。滿足所有給定的約束條件(設(shè)計(jì)變量的約束和狀態(tài)變量的約束)的設(shè)計(jì)才能稱得上是合理的設(shè)計(jì)。假如其中任一約束條件不被滿足，設(shè)計(jì)就是不合理的。既滿足所有的約束條件又能達(dá)到最小目標(biāo)函數(shù)值的設(shè)計(jì)才能算優(yōu)設(shè)計(jì)。
5機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用
5.1機(jī)床橫梁的最佳截面設(shè)計(jì)
橋式高速數(shù)控龍門銑床是在國(guó)內(nèi)推出的新一代航空制造裝備，其中橫梁是很關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)水平的好壞直接影響整個(gè)設(shè)備性能，對(duì)于橫梁的優(yōu)化主要從兩方面考慮：(1)在不增加重量的前提下，使橫梁上的最大變形極小化，提高橫梁的靜剛度;(2)優(yōu)化中初階固有頻率不小于設(shè)定值，提高橫梁的動(dòng)剛度。
5.2機(jī)床橫梁的布筋優(yōu)化
原始橫梁是某機(jī)械公司采用的結(jié)構(gòu)，如圖1所示。優(yōu)化設(shè)計(jì)橫梁采用了筋格的拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果，但筋格由于太復(fù)雜，加工制造非常不利，因此從加工方面考慮這種方案采用的可能性不大，如圖2所示。
6結(jié)語(yǔ)
優(yōu)化技術(shù)與CAE分析技術(shù)相結(jié)合，使設(shè)計(jì)人員從繁瑣凌亂的湊試工作中解脫出來(lái)，特別是近10年來(lái)在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域，隨著ANSYS、MARC、ABAQUS等CAE軟件的廣泛應(yīng)用，已經(jīng)可以用現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，來(lái)滿足用戶提出的各種要求。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，使好鋼用在刀刃上，降低產(chǎn)品重量，極大的提高產(chǎn)品性能;并能創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路，激發(fā)設(shè)計(jì)創(chuàng)新的熱情，使機(jī)械制造工業(yè)發(fā)生深刻變革。
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