桁架由于其结构简单、拆装方便、刚性好、抗震能力强、能够承受多方向的荷载而广泛应用于各种工程领域。合理地设计桁架,使它在满足多种约束条件下,每根杆件都能最大限度地承受载荷,就可以使结构合理的分配承载能力,达到减轻结构重量的目的。本文应用结构力学、有限元、优化等理论,对桁架结构的优化设计进行了研究。作者在有限元理论的基础上,推导了杆单元的单元刚度矩阵和总体刚度矩阵,并根据有限元分析流程,用FORTRAN语言编制了三维桁架结构的有限元分析程序模块。多个算例表明,用该程序模块进行桁架结构的受力、变形分析,结果是正确的。作者根据结构的满应力优化设计思想,建立了桁架的优化设计数学模型,用FORTRAN语言编制了相应的满应力优化程序模块。优化设计主程序在保证设计满足应力强度约束条件外,还进一步考虑了结构的局部失稳、结点的位移限制等因素对设计的影响。同时,主程序也保证了有限元分析模块和满应力优化模块之间数据正确、通畅、自动地传递。文中用所编程序、通过多个算例对单工况或多工况下,平面、空间、静定桁架、超静定桁架进行了优化设计,并分析、讨论了设计结果及约束对结果的影响。文中所做的工作,研究所采用的方法对实际工程结构设计会有西安理工大学硕士学位论文一定的参考意义和应用价值。关键词:析架;有限元分析;满应力优化设计;局部失稳;结点位移约束