基于混合遗传算法的建筑结构优化设计

提出一种离散变量结构优化设计的单向搜索算法并与标准遗传算法结合成混合遗传算法,即发挥了单向搜索算法省时、高效、局部搜索能力强的特点,又发挥了遗传算法全局性好的特点·算例结果表明,该方法能直接计算具有应力约束和截面尺寸约束的离散变量结构优化设计问题,也能处理同时具有稳定约束和位移约束的多工况、多约束、多变量的离散变量结构优化设计问题·这种混合遗传算法优于标准遗传算法和单向搜索算法,是兼二者之长,弃二者之短的高效的理想优化设计方法·     

改进遗传算法在建筑结构优化设计中的应用

针对标准遗传算法在迭代过程中经常出现未成熟收敛、发生振荡、随机性太大等缺点,提出一种新的遗传算子转基因算子,用于对标准遗传算法的改进·这种转基因算子有效地利用了计算适应度的信息,很好地保护了最优个体,并能提高群体中个体的适应度·包含转基因算子的改进遗传算法能直接计算具有应力约束和截面尺寸约束的离散变量结构优化设计问题,也能处理同时具有稳定约束和位移约束的多工况、多约束、多变量的离散变量结构优化设计问题·算例结果表明,改进遗传算法的收敛特性和优化设计结果远好于标准遗传算法,是一种理想的建筑结构优化设计方法·     

带有频率约束的索网桁架式可展开天线

针对太空索网桁架式可展开天线的结构特点和性能要求对其结构初始设计进行了优化研究。以刚性周边桁架壁厚和柔性索半径为设计变量,结构重量和天线表面精度为目标函数,结构的基频和应力为约束条件,建立了天线的多目标优化数学模型。本文采用序列二次规划法对这一包含有动力约束的非线性复杂模型进行求解,通过实例计算,得到了较为满意的结果,证明了本文模型与方法的可行性和有效性。     

频率约束下的可展开天线多目标优化设计

针对太空索网桁架式可展开天线的结构特点和性能要求,对其结构初始设计进行了优化研究.以刚性周边桁架单元壁厚和柔性索单元半径为设计变量,结构质量和天线表面精度为目标函数,结构基频和单元应力为约束条件,建立了天线的多目标优化数学模型.采用序列二次规划法对这一包含有动力约束的非线性复杂模型进行求解,并进行实例计算,得到了不同权重值下对应的优化结果,提高了天线性能,同时证明了所提出的研究模型与方法的可行性和有效性.     

工程结构的混合离散变量优化设计

针对设计变量为离散型和连续型的混合离散变量的优化设计问题，探讨了非均匀离散变量及连续变量的均匀离散化处理方法，分析了求解混合离散变量的优化设计问题最优解的方法。算例表明混合离散变量的优化设计方法可以应用于工程结构优化设计中，其优化结果不需圆整，大大提高了优化设计的效率和可靠性。     

弧焊变压器的混合离散变量法优化设计

弧焊变压器的优化设计对能源和材料的节约有着重要的意义。本文建立了寿命经济变压器的数学模型,同时考虑了成本和效率,在整个寿命周期所消耗的社会财富最少。优化计算方法采用了混合离散变量法。结果表明,混合离散变量法代化计算所得结果可直接用于设计,比较适合于既有连续变量又有离散变量的工程实际问题的数学规划。     

工程膨胀节波纹管优化设计与选型

通过分析波纹管的结构,以单波补偿量最大、质量最小为优化设计目标,建立了膨胀节波纹管优化设计数学模型,采用混合离散变量组合型优化方法对模型进行求解,获得了较好的优化结果。     

基于模拟退火算法的舰船中剖面优化设计

舰船中剖面优化设计中的设计变量应为连续和离散的混合变量,文中引入的模拟退火算法能很好地解决连续和离散混合设计变量的优化问题,将经过改进的模拟退火算法应用到舰船中剖面结构优化设计中,实船的优化计算算例取得了合理的结果,由此表明,应用模拟退火算法进行舰船中剖面结构优化设计是可行且高效的,可在工程结构优化设计领域中推广应用。     

基于CLPSO算法的混合变量桁架形状优化

为了解决混合变量桁架形状优化问题中离散截面面积和连续节点坐标的变量耦合给优化带来的困难,将一种新型智能优化算法——基于"综合学习策略"的粒子群算法(ComprehensiveLearning Particle SwarmOptimization,CLPSO)应用于桁架混合变量形状优化问题中。给出了考虑离散截面面积和连续节点坐标两类不同性质的设计变量的混合变量桁架结构形状优化的数学模型,并对经典桁架结构进行混合变量的形状优化,将所得结果与其他优化算法结果进行了比较。分析结果表明了该方法进行混合变量桁架形状优化设计的有效性。     

湿式多盘制动器的模拟退火算法优化设计

应用模拟退火算法成功地解决了设计变量为连续和离散混合变量的湿式多盘制动器多目标优化设计问题,将经过改进的模拟退火算法应用到湿式多盘制动器的多目标优化设计中,可获得满意的优化设计结果.实际优化设计结果表明,应用模拟退火算法进行湿式多盘制动器零部件结构尺寸的优化设计是可行且高效的,它可在工程结构优化设计领域中推广应用.     

一种三轴过顶跟踪天线结构设计

文中对某实际工程中三轴过顶跟踪天线结构设计方案进行了详细论述。基于MSC软件建立天线整体有限元分析模型,在此基础上进行了多工况的静力学分析。计算出的天线结构应力及变形情况的仿真数据,表明天线满足结构指标的各项要求。并通过实际伺服性能和电气方向图测试,满足使用要求,验证了结构设计及有限元分析结果的正确性。     

基于混合离散变量复合形法的弧齿锥齿轮优化设计

以齿数Z1,模数m,齿厚系数ψR作为设计变量,建立弧齿锥齿轮的物理模型,以体积最小、传递功率最大为目标,以齿轮的强度要求等作为约束条件的优化设计模型。由于齿数和模数是非均匀的离散设计变量,齿厚系数是连续变量,因此,借鉴了连续变量和非均匀离散变量的处理方法———一种混合离散复合形法,并引用离散变量搜索优化方法。在混合离散复合形法基础上,探讨了解决有约束非线性混合离散变量的优化设计问题。经实例计算结果表明,混合离散复合形法可用于具有实际应用价值的弧齿锥齿轮优化问题。     

基于混合离散复合形法的工程优化设计

针对工程中大量存在的设计变量为离散型和连续型的混合离散变量优化设计问题,提出了连续变量及非均匀离散变量的均匀离散化处理方法,并借鉴离散变量的搜索优化法,在连续变量的复合形法基础上,探讨了一种求解有约束非线性混合离散变量的优化设计问题的方法———混合离散复合形法。算例表明,混合离散复合形法可用于工程结构优化设计中,其结果不需圆整,解题可靠性和效率大大提高。     

机械结构边界条件动态设计方法研究

仅通过边界条件的动态设计而不改变结构的内部参数,在一定条件下,使结构满足给定的多阶固有频率与振型的要求.通过边界参数的改变量,建立了边界条件改变前后2个系统之间的关系,并将上述关系由物理坐标转换至模态坐标,得到结构在新的边界条件下的特征方程.在此基础上,采用逐步二次规划法,对边界参数进行了优化求解.此外,研究了模态截尾对算法的影响以及补偿方法.本文方法具有精度高、物理概念清晰、实用性强等优点.     

土石坝广义模糊优化设计

将广义模糊优化设计理论引入土石坝的优化设计中，对设计变量的选取及约束条件中模糊性因素的隶属函数作了较为详细的研究，建立了土石坝断面广义模糊优化设计模型。采用满足度解法将广义模糊优化模型转化为确定性优化模型进行求解。结合某面板坝工程实例进行断面优化设计，考虑约束条件的广义模糊性，获得了满意的计算结果，通过初始方案与优化方案的分析比较，肯定了土石坝断面广义模型优化设计方案的经济性，合理性与安全可靠性。     

结构可靠度分析的优化算法

根据结构可靠指标的几何意义，建立了正态随机变量和非正态随机变量下的结构可靠度计算的优化模型，并利用已有的优化方法对其求解方法进行了研究。本文的方法无需对非线性功能函数作线性化近似处理，从而提高了结构可靠度的计算精度，扩大了其适用范围，为结构可靠度分析提供了一种新的思路。     

桥式起重机桥架系列优化设计

应用优化理论进行桥式起重机结构设计是国内外研究得较多的课题之一.在以往的研究中,一般是以单台桥架进行设计并将各自变量作为连续量进行优化计算,然后进行圆整,计算精度与效率都较低.本文所介绍的是一个用于桥式起重机系列产品优化设计的实用程序,程序以桥架自重为目标函数,采用离散型变量进行优化设计,根据起重机设计规范建立了比较完整的约束条件,具有结果可靠,使用方便、实用价值高等特点.文中也对部分约束条件的建立与有关设计参数的调整提出一些看法.     

适用于桁架结构优化设计的一种有效方法

本文针对桁架结构优化设计时存在多种离散变量和多种约束条件的情况,将改进的离散变量直接搜索方法与结构有限元分析相结合,形成了适用于桁架结构设计的优化方法MADOP,同时研制了该方法的应用软件。通过对两个桁架结构优化设计表明,本方法是十分有效的。     

基于频率控制的多约束风电塔优化方法

提出了基于频率控制的多约束单管型风电塔优化方法.塔架简化成悬臂梁结构,其横截面参数作为设计变量,以最小化材料体积为目标函数,按照将塔架设计成刚-刚或刚-柔或柔-柔不同类型的要求设定塔架的固有频率约束,采用专业软件Bladed计算风荷载,按照风电塔规范考虑强度、稳定性和疲劳等约束,这使得优化结构更符合实际设计.考虑到采用Bladed荷载计算工作量很大,整个优化过程分为几个阶段,在每个阶段的开始,以前一个阶段的优化设计作为初始设计,并重新计算结构荷载,在该阶段内于固定荷载下用移动渐近线法(MMA)求解优化问题改进设计,所需的固有频率、强度及疲劳约束灵敏度采用解析法获得.对一现有塔架进行优化以说明方法的有效性.根据塔架固有频率和风机工作转速之间的关系,发展了高风电塔的分类.在此基础上,结合提出的优化方法,可以帮助设计者判定在指定高度和机型下哪种类型塔架更合适,为塔架概念设计提供有价值的参考.