基于遗传算法的供水管网优化设计研究

从经济性和可靠性角度出发,应用数学建模与最优化理论,对城市供水管网优化设计进行了系统的研究．通过对已有管网优化设计数学模型的分析,提出了以经济性和可靠性为目标函数的多目标优化数学模型．建模过程中,将系统可靠性定义为“节点富余水头加权平均值”和“管网恢复力”,使对管网系统可靠性的评价更加直观和定量化．同时将管网年费用作为经济性衡量指标;管径组合方案优化采用遗传算法进行求解;编制了相应计算程序,对某一管网进行优化设计．研究结果表明由该方法产生的优化设计方案在经济性、水力性和可靠性方面均好于传统设计方案．     

RC双向板的优化设计

提出了RC双向板的优化设计方法.该法以板的总造价为目标函数,以规范对双向板的强度和刚度等要求为约束条件,优化结果以显函数形式给出, 使用方便.     

一种变速器参数优化匹配方法研究

为兼顾车辆动力性和经济性的改善,针对变速器开展参数匹配的多目标优化设计.利用权重法将最高车速指标、0~60 km·h~(-1)加速时间和1挡最大爬坡度归一化处理,得到表征动力性的优化目标函数.并将百公里能耗作为经济性优化目标函数,再基于多岛遗传算法获得多目标优化问题的Parato解集.优化计算前后显示车辆的综合性能有较好提升,证明该优化方法较适用于车辆动力系统参数的匹配设计.     

水下隧道结构优化设计

基于现代设计理论,研究水下隧道结构断面的优化设计问题.建立以隧道结构断面关键几何尺寸为设计变量,隧道结构造价最低为目标函数,隧道建筑限界、抗浮稳定以及隧道应力为约束条件的优化设计数学模型,采用ANSYS有限元优化软件进行寻优搜索,求得隧道结构断面尺寸的最优设计方案.优化设计方案与原设计方案相比,隧道结构断面面积减少了16%,应力分布更为均匀,变形显著减小,且满足抗浮稳定安全的要求,表明隧道结构优化设计方案经济合理、安全可靠.     

大跨张弦桁架结构尺寸优化设计研究

以结构重量为优化目标函数,以杆件截面为设计变量,对大跨张弦桁架结构进行尺寸优化设计研究,考虑了杆件长细比、强度和稳定以及结构刚度等约束条件.杆件截面设计变量采用现行规格离散值,利用直接搜索法进行优化搜索.研究表明,大跨张弦桁架结构设计是由结构刚度条件控制的,直接搜索法与离散设计变量联合使用提高了优化搜索速度.     

预应力混凝土连续箱梁桥结构优化设计

结合有关工程实例,以预应力混凝土连续箱梁桥的上部结构造价为目标函数,以规范的构造、正截面强度和使用阶段的应力等要求为约束条件,主要以箱形梁截面的梁高为设计变量.应用改进枚举法.分别得到两种不同截面、构造形式下的优化设计结果.并对这两种优化设计结果进行比较,最终得出优化设计方案,使得桥梁构造合理、造价最低.     

基于级间等强度的圆锥－圆柱齿轮减速器参数优化

本文提出以级问强度差最小为目标，对圆锥－圆柱齿轮减速器进行优化设计，建立了优化设计数学模型，对实例进行计算。并将计算结果应用于工程实际中圆锥－圆柱齿轮减速器的设计，取得了满意的结果，验证了本方法的正确性和可行性。     

两级圆锥—圆柱齿轮减速器等强度优化设计

介绍了两级直齿圆锥—斜齿圆柱齿轮减速器等强度优化设计的数学模型及优化方法的选取.     

在强度模糊性和模糊安全尺度下的拱坝优化设计

本文在综述拱坝优化设计文献的基础上,首先,提出了在模糊强度约束下的拱坝优化设计模型。借助于模糊规划,结构模糊优化可转化为目标和约束的隶属函数的普通非线性规划。这种方法不仅使用方便,而且计算量比α—水平集解法少。其次,我们分析了拱坝设计中引起模糊性的主观因素,借助于模糊似然推理原理,建立了模糊安全尺度模型和以此为基础的优化设计。基于这种尺度的优化设计,可以得到经济、安全且更加接近实际的工程情况。通过拱坝大量的工程实例计算,得到了令人满意的结果。     

基于遗传算法的圆环板的优化设计

利用阶梯折算法,由传递矩阵导出变厚度圆环板平衡问题的初参数解的显式表达式,将圆环板的优化设计转化为极小化目标函数的非线性规划问题.用一种离散变量结构优化设计的单向搜索法与标准遗传算法结合的混合遗传算法求解该优化问题,发挥了单向搜索法局部搜索能力强、高效省时和遗传算法全局性好的优点.对典型问题的计算表明,该方法能解决受强度、刚度和几何等约束的离散变量结构优化设计问题,并具有编制程序方便、收敛快和精度高的优越性.     

基于疲劳可靠性优化设计的深水导管架平台多级模糊选型

分析深水导管架平台方案优选的系统决策问题,给出四种初始设计方案,将基于谱分析方法求得平台的系统名义疲劳可靠性指标作为一项关键约束对平台方案进行优化.根据优化后各方案的最优结构性能参数,综合考虑影响深水导管架平台选型的各种因素,由二元对比方法确定影响因素的权重以及相对隶属度,最终采用三级模糊优选方法对优化后的方案进行模糊优选,并以200 m水深导管架海洋平台作为实例进行分析.结果表明,与传统分析方法相比,先由优化分析得到各初始方案的最优结构性能参数,可以为模糊选型提供准确的定量化指标,减少了模糊因素,更有利于对深水导管架平台设计方案做出合理的评价.     

基于PSO算法的复合材料层合板可靠性优化设计

采用粒子群算法(PSO)分析了存在初始缺陷的复合材料层合板的可靠性优化问题.在层合板结构总厚度一定的情况下,以系统可靠度最大为目标函数,对复合材料的纤维方向角和相对厚度进行优化设计.单层板失效与否应用Tsai-Wu准则判断,采用一次二阶矩法(FORM)计算和评价失效概率.通过具体算例及借鉴遗传算法中的在线性能和离线性能评估准则,对粒子群算法的收敛性能进行评估,结果表明:与遗传算法相比,该方法具有操作简单、计算效率高等特点,对复合材料层合结构的可靠性优化设计十分有效.     

基于投资-效益准则的结构目标性能水平

投资-效益准则作为基于性能的抗震设计的一个基本原则,反映了现代结构抗震设计思想的一个重要转变,即从以往只注重结构安全,向全面注重结构的性能、安全及经济等诸多方面发展.讨论了结构目标性能水平的合理描述;根据投资-效益准则,提出了基于结构层间变形失效模式的目标可靠度优化决策模型,并介绍了最优结构设计强度和最优设防烈度;最后讨论了上述3种目标性能水平的特点,得出结构寿命周期总费用评估是3种目标性能水平优化决策中均需解决的问题,而且最优可靠度强调结构个性,最优设防烈度是强调结构共性的结论.     

基于可靠度指标的匀质杆件结构优化设计

以结构可靠性分析和结构优化理论成果为基础,推导得到匀质杆件结构在特定失效模式下的功能函数,给出这一特定失效模式下结构可靠度指标的计算方法.将结构的可靠度指标作为结构优化设计的控制参数,得出优化问题的数学模型,实现杆件结构系统基于可靠度指标的优化设计.通过算例证实了所提出方法用于刚架的正确性与一般通用性.     

钢筋砼框架结构的可靠性优化设计研究

提出了一种融结构可靠性分析与结构优化设计于一体的钢筋砼框架结构的可靠性优化设计方法。利用优化技术对传统的概率网络估算技术（PNET）进行改进,通过考虑代表机构之间的相关性,使寻找代表机构和计算结构体系失效概率的方法得到了简化。在分部优化策略的基础上,导出了钢筋砼梁、柱结构可靠性的约束公式,建立了钢筋砼框架结构基于可靠性优化设计的。设计计算结果表明,这种方法实现了结构设计的安全性和经济性的平衡,不仅适用于钢筋砼框架结构,而且还可用于其他钢筋砼结构。     

基于灵敏度分析和APDL的塔机结构动态优化设计

在塔机静态分析和模态分析的基础上,为改善结构的动态性能,将优化设计、有限元法和灵敏度分析相结合,以影响塔机动态性能的关键模态频率第一、二阶频率为优化目标,以强度、刚度和稳定性等为约束,通过动态灵敏度分析确定了对优化目标影响较大的构件截面尺寸参数作为设计变量,应用有限元分析软件ANSYS的参数化设计语言APDL和优化模块实现了塔机的结构动态优化设计,优化实例表明结构的动态性能明显提高.     

稳健性结构设计的广义有效性

该文用基于实验设计法的稳健性结构设计方法,对结构进行了广义和狭义的稳健性设计。用2水平值描述不确定参量的变化幅,设计变量则设定为3水平值,以利用实验设计法。通过变化稳健性设计的目标函数中权重系数值,实现广义和狭义的稳健性设计。以典型的三桁架超静定结构问题为算例,结果表明广义的稳健性设计目标下结构的稳健性与蒙特卡罗拟法所得可靠性结果是一致的,而狭义的稳健性结构设计则得不到这种有效性。     

行星齿轮传动CAD系统建模与控制

从设计方法的角度讨论了行星齿轮传动CAD系统的合理结构和内容．介绍了优化设计模型，采用体积和模数同时极小化的设计目标，提出了分层优化策略；对不同的变量采用不同的目标函数，可使计算效率提高，优化结果的全局最优性和可靠性得到保证．同时从实际设计需求出发提出了程序运行的控制方法．     

机械零件的可靠性优化设计

在分析传统设计方法与可靠性设计方法在设计思想、设计原理上的区别的基础上,将可靠性设计与优化设计结合起来,对机械零件的可靠性优化设计方法进行研究。在满足可靠度约束及结构几何约束的条件下,以机械零件具体情况最小作为优化目标函数进行可靠性优化设计,得到了比常规设计更为合理的设计结果。     

基于区间分析的结构非概率可靠性优化设计

将结构体系及其所处复杂环境中的不确定参数描述为区间变量,在区间可靠性分析方法的基础上,发展出一种结构非概率可靠性优化模型,可给出满足一定可靠性要求的优化设计方案.结构非概率可靠性优化过程包含两个层面,外层根据问题特征选用不同的全局寻优能力较强的优化算法,内层根据响应对不确定性量的敏感程度可使用基于Taylor展开的区间分析方法和配点型区间分析方法代替优化过程以评估结构响应的上界和下界.这种优化方式既避免了两层嵌套优化,极大的降低了优化过程的计算量,又可充分利用现有成熟的优化算法,程序的可移植性强.模型中使用改进的两种不同的区间可靠性模型,分别为基于区间能度方法的＂1公式模型＂和基于图表法的＂2公式模型＂,实用性强.文中的两个数值算例表明了本文所提出方法的有效性.