【摘 要】
:
结构优化设计出现迄今已有近百年的历史,特别是在过去的四十年内,无论在其理论、算法还是在应用方面都取得了很大的进展。当前,结构优化的研究热点是拓扑优化。拓扑优化是指确定
论文部分内容阅读
结构优化设计出现迄今已有近百年的历史,特别是在过去的四十年内,无论在其理论、算法还是在应用方面都取得了很大的进展。当前,结构优化的研究热点是拓扑优化。拓扑优化是指确定结构单元、节点及内部边界的空间连接方式。其要求结构工作性态良好,结构物有较高的安全度和可靠性。拓扑优化的主要困难在于其可行域的奇异性,该奇异性表现为可行域在某些点维数突变及可行域非连通(而奇异点往往难以被搜索到),因此拓扑优化也可看作是在非凸可行域的全局最优问题。作为一个全局优化问题,数学规划对其没有特别有效的方法。本文将主要考虑桁架结构的优化问题,首先建立数学模型,即以桁架的横截面积为设计变量、以重量最小为优化目标,位移、应力等可靠性及基频为约束条件;最后,从工程实际出发,对结构系统的可靠性隐形约束进行等价显化处理,使之转化为常规的横截面积优化问题。 本文在研究优化算法发展过程的基础上,分析了典型的优化搜索方法:确定性算法如贪婪算法,随机搜索算法如模拟退火算法,人工智能算法如神经网络及遗传算法,根据桁架结构优化的特点,最终选择以遗传算法作为桁架结构优化设计的主要算法。遗传算法采用简单的编码技术来表示各种复杂的结构,并通过对一组编码表示进行遗传操作(再生、交叉和变异)和优胜劣汰的竞争机制来指导对问题的解空间进行搜索。同时,遗传算法具有不用了解问题本身的全部特征的特点,仅仅通过体现进化机制的演化过程来完成对问题的求解。本文设计了一种基于邻域搜索的自适应演化算法:首先将种群中的个体按适应值分级,实现对种群中的优势个体与劣势个体的分割。其次,对个体进行邻域变异,即对优势个体进行小邻域变异,所得到的子代与父代相似度高,子代个体则能继承父代个体的较多特征信息,以获得优势继承,从而能快速逼近局部最优解;而对劣势个体进行大邻域变异,所得到的子代与父代相似度低,子代个体摒弃了父代较多的特征信息,获得突破,保证了种群多样性,以便发现新的局部最优解。这样,在利用优势个体确定变异方向的同时,借助劣势个体来搜索潜在的优势个体,使得个体变异既能沿着当前种群的优势方向前进,又能跳出局部最优,寻求全局最优,从而成功地克服传统达尔文演化策略的半盲目性。需要特别指出的是,通过该变异算子的作用,可以使算法稳定地收敛到全局最优解。
其他文献
人只有通过观察,才能认识和了解其他事物,因此,观察在人们认识世界和发展自我的过程中具有重要的意义.而对于初中美术教学,观察同样起着不可忽视的作用.学生只有养成科学的观
打好“污染防治攻坚战”,是十九大提出的我国全面建成小康决胜时期的三大战役之一.本文分析了当前基层环境污染防治工作存在的问题,剖析了存在问题的原因,并结合笔者多年在基
纳米层状结构材料以其优异的物理力学性能而备受关注,影响纳米层状结构材料力学性能的因素主要包含两个方面:界面结构、调制周期λ。孪晶共格界面和非共格界面是两种典型的界面,本文采用分子动力学模拟以孪晶Fe和非共格界面的Cu/Fe纳米多层膜为对象研究孪晶界面和非共格界面及其调制周期对材料塑性变形机制的影响,取得了以下主要进展:(1)对孪晶Fe分别进行了拉伸和压缩模拟,研究发现:在BCC结构Fe中植入孪晶并
随着当代社会经济的快速发展,人类在近海水域及海岸周围的活动日益频繁。海岸、近岸海洋工程施工数量及投资规模在不断加大,我们对位于近海岸、河流入海口等近海海域的建筑物安
在互联网的推动下,过去几年网络借贷平台P2P交易增长迅速,但到了2015年P2P问题平台大量出现,给投资者带来巨额损失。原因在哪——征信问题。P2P平台业务和传统的信贷在信用本
在岩土力学及其类似应用领域中,使用了各种各样的屈服准则。莫尔—库仑屈服准则能较好地描述岩土等材料的破坏特性,在岩土工程领域得到了广泛的应用,土力学中的边坡稳定、土
在惯性约束聚变(ICF)过程中,流体的不稳定性对于靶丸的设计有着重要的意义,其中瑞利-泰勒不稳定性(RTI)最为显著。本文用直接数值模拟的方法对二维平面靶丸烧蚀面上RTI问题进行
现浇混凝土空心楼盖凭借其自重小,隔音、隔热效果好,整体性好,以及综合造价低等诸多优点,顺应了现代建筑向高层、大跨发展的趋势,在现代大跨度楼盖结构中具有广阔的发展和应用前景
柔性机械臂建模要求所建立的动力学模型要足够精确,以真实反映柔性机械臂的动力学特性;同时,模型的阶数又应足够低,以便于计算机进行数值求解,实现其实时控制的要求。模态综
本文首先分析了双电源自动转换器的现状和发展趋势,然后具体阐述了所设计的双电源自动转换装置的硬件、软件系统的原理与设计方法,最后对双电源自动转换器的抗干扰性进行了研究,给出了一些可行的软硬件抗干扰措施,为整个系统的可靠稳定工作提供了保障。双电源自动转换器(ATSE)是一种广泛应用于工矿企业、交通、医院等重要部门以提高供电可靠性的装置。现代双电源自动转换器是以CPU为核心单元,具有自动检测自身故障、自