军用桥梁结构优化设计的途径和方法(上)

本文是作者近几年来探索军用桥梁及浮桥结构优化设计问题的小结。因内容较多,故分为三篇发表。上篇论述满应力法及其应用,中篇论述准则法与数学规划法的结合,下篇论述几种数学规划法的应用。所提出的优化途径和方法,可在军用桥梁及浮桥实际设计中推广使用。     

结构动力优化中规划法和准则法的统一

本文指出，在结构动力优化中传统采用的准则法实际上等价于一个序列近似非线 性规划．特别是，当目标函数是设计变量线性函数时，传统的准则法和序列线性规划等 价。利用这种等价性，数学规划许多现成的工具可用来克服准则法遇到的困难，在此 同时又可保持准则法的优点。以上列思想为基础本文提出了一个和运动极限相结合的 序列二次规划法。初步的数值结果是理想的。     

城镇演变与道路网一体化多目标决策模型

为使城镇演变过程中道路网布局规划方案更为合理,简化布局评价、优化、调整的程序,以城镇规划年利用道路网出行的交通费用与规划所需投资建设总费用最小为目标,构建了城镇用地规划和道路网设计一体化多目标决策模型.根据遗传算法对该模型条件与处理方法进行了改进,对目标函数进行了简化,给出了具体算法及分析过程.仿真实例分析表明,该决策模型在实际应用中是可行的,能生成多套道路网布局规划方案,规划决策者可依据多准则决策方法或不同优化目标,选择适时的道路网布局方案.     

基于约束再删除和对偶规划的结构优化设计

介绍一种有效的结构优化方法。它用有限元法进行结构分析,应用结构优化的近似概念简化问题,然后用拉格朗日对偶规划求解这个非线性数学规划问题。本文作者曾提出敏度分析后约束再删除的方法,这个方法在本文中得到了完善。用本文方法编制的计算机程序可求解有应力、位移约束和最小尺寸限制,由杆元、三角形平面应力元和对称腹板元组成的结构的最小重量设计。给出若干数值例题,其结果说明了方法的有效性。     

遗传算法及其在结构可靠度计算中的应用

遗传算法作为一种优化算法,对目标函数和约束条件没有过于苛刻要求,在结构可靠度计算中的应用越来越广泛.利用MATLAB数学软件,并引入遗传算法编制相应程序,对提供的已知功能函数进行了可靠度计算,同时,考虑各种不确定因素对桁架体系的结构可靠度也进行了研究,计算效果较好,表明该方法在可靠度特别是复杂体系可靠度分析中应用价值较为突出.     

目标规划及其应用

目标规划是解决多目标优化问题的有效工具。本文对目标规划的理论和方法进行了研究,并对目前国外常用的模型进行了修正,提出了一种新的模型结构。实践证明,这种模型结构不仅是可行和有效的,而且比现有模型更加灵活,适应范围更为广泛。为了用微型计算机能解算大问题,本文提出了一种收敛快,精度高,便于推广应用的求解目标规划的计算机算法。采用一定程序设计技巧,在只有64~k字节内存和5寸软盘(或8寸软盘)的微型机上,实现了中型规模(96×256)的目标规划求解问题。本文提出的算法和程序设计具体应用到某工厂的计划编制和自动配棉两个软件系统,进行了技术鉴定,已正式投产运用,取得了明显的经济效益。各行各业的具体优化问题不同,只要构造出改进型的目标规划模型,结合本部门的实际要求,便可用本文提供的软件系统进行计算。     

工程结构优化设计研究进展

对工程结构优化设计进行了综述,系统介绍了不确定性优化、形状优化、拓扑优化、多目标优化、系统优化等现代工程结构优化设计以及遗传算法、模拟退火算法、神经网络算法等现代仿生学寻优新方法及其应用,指出寻求目标函数和约束函数的高精度近似显式解析式和对最优准则法、数学规划法及仿生学算法进行改进、组合是工程结构优化算法发展的主要方向...     

区域主导产业部门的分析与实例研究

本文综述了国际上关于主导产业部门分析的理论,并论述了在我国应用的局限性。作者从我国的国情出发,研究了我国区域层次上主导产业部门选择和规划的主要问题,并提出了区域主导产业部门选择的准则。为了使各准则在实际应用中具有可操作性,还对各准则提出具体判据。根据区域不同的结构转换阶段和发展要求,进一步研究了区域主导产业部门选择的分类。并以江苏省主导产业部门选择为例进行了具体分析。     

生产计划的优化模型

本文针对某工厂产品销量、设备结构等具体情况．对生产计划成功地进行了优化设计，得到能普遍应用的方法。运用Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃ软件包求解动态规划问题，以得最优解；同时将大系统问题分解，用局部的优化处理逐步逼近整体最优；最后为设备结构提出合理化建议。该方法适合于产品种类较多但工序不复杂的生产计划安排，其思想对解决其它实际规划问题也有参考价值。     

优化模型在数学建模中的应用

在当今社会,数学建模因其应用的广泛性,受到人们越来越多的关注,而优化模型是其中最常用的模型之一。该文首先简要介绍了优化模型的3要素、一般建立步骤及分类;然后根据分类标准,整理了2000年至今的数学建模国赛中应用优化模型的题目;重点根据决策变量、目标函数的分类标准,分析了应用整数规划、动态规划及多目标规划的部分国赛题目,并给出了具体的优化模型范例。该文还介绍了最优化模型的解法,并总结了优化模型在数学建模中应用的重要性。     

基于方案优化的机场交通系统仿真研究

在机场规划与设计中；机场设计方案的比较与经济分析和评价需要对机场交通系统和容量和延误进行分析。在简单构形的机场系统中，基于一般数学解析方法的容量与延误分析方法可以满足这样的需求。但大型复杂机场系统的交通系统基于一般数学解析方法的容量与延误方法已不能满足其要求。利用计算机仿真技术，建立机场交通仿真系统，通过对设计方案的交通系统仿真实验，得出方案评价需求的各种指标，未来成机场规划与设计方案的优化。     

MPVCC问题的M稳定性的序列最优性条件研究

带有垂直互补约束的数学规划(MPVCC)问题是一类重要的优化问题,这类问题在很多领域都有着广泛的应用.在过去的几年中,人们非常关注非线性规划的序列最优性条件,因为它与算法的停止准则密切相关,在收敛性分析中也发挥着重要的作用.给出了MPVCC问题关于M稳定性的序列最优性条件,即AM稳定性.此外,还给出了与之相关的保证M稳...     

船舶结构优化设计的研究进展

阐述工程结构优化若干前沿领域,即形状优化,模糊优化和遗传优化的基本原理和特点,以及它们在船舶结构设计中的应用,形状优化把数学规划论与边界元分析相结合,模糊优化把数学规划论与模糊集合论相结合,遗传优化把数学规划论与生物进化论相结合,这些多学科交叉有力地促进了结构优化设计深入发展,取得了良好的成果。     

利用优化方法求解线性鉴别方程

该文采用序列二次规划（SQP）方法求解Fisher鉴别准则模型。介绍了几种优化技术及算法后,分析序列二次规划（SQP）方法相对于线性鉴别准则模型一般求解方法的高效性优点,并结合MATLAB中的优化工具,应用二次规划方法求解Fisher鉴别准则模型,实现两类（人脸图像）问题的分类。该文研究和实现是对Fisher鉴别准则模型解法的新尝试和贡献。     

局部约束阻尼层铺设的优化设计

在板状结构的抗噪减振中,约束阻尼层的铺设应用是非常广泛的,特别是局部约束阻尼的铺设。该文在Ansys环境下,主要研究了关于局部约束阻尼层铺设的优化问题。首先讨论了约束阻尼的有限元建模方法,然后应用该有限元模型,以提高前若干模态阻尼为目标,采用Cellular Automa-ta及该文改进算法(CAM)探讨了约束阻尼层的拓扑优化。在此基础上,提出了同时考虑局部约束阻尼拓扑形状优化和多设计参数优化的综合方法。仿真结果表明,该方法可以获得更高的阻尼添加效率,可以为板和圆柱壳等工程结构约束阻尼层的铺设提供一定的设计准则。     

基于粒子群优化算法的分散式废水处理网络的综合

基于分散式废水处理网络的超结构，建立了废水处理网络系统最优化的非线性规划模型和混合整数非线性规划模型．它们是具有非凸性的复杂非线性数学规划问题，用现有的方法进行求解不能保证得到全局最优解．因此，提出了应用新型随机型算法——粒子群优化算法求解上述复杂非线性最优化问题．算例问题的求解计算表明，提出的废水处理网络粒子群优化方法具有不要求初始可行点以及适应全局优化等优点，能够快速有效地解决废水处理网络最优化问题．     

网络配流优化准则及其评价研究

针对网络配流问题,分别建立了系统最优、用户均衡和最小化最大延迟3个优化准则下的数学规划模型.在此基础上,给出了评估分配结果的3个指标:平均延迟、最大延迟和公平性,并阐述r其作用与意义.最后给出了一个具体箅例.该算例的结果表明:系统最优分配方法可以保证整体性能最优,但公平性最差,而其他两种方法在某些条件下则可以保证分配方法的公平性,但无法获得较优的整体性能.     

“过程工业能量系统优化在石油石化行业中的工程应用”通过广东省科技厅组织的科技成果鉴定

华南理工大学化工学院承担的“过程工业能量系统优化在石油石化行业中的工程应用” ,已于 2 0 0 2年 9月通过广东省科技厅和广东省教育厅组织的科技成果鉴定。由科学院院士陈俊武、工程院院士徐承恩等 10多位知名专家组成的专家组认为 ,该成果提出了自主创新过程系统的能量流结构理论 ;建立了复杂系统全局分解协调优化和调优的策略方法和途径 ;总结出了过程工业能量系统优化或节能改造的四项内容及其间的相互关系 ,即工艺装置的热联合、低温热优化利用和蒸汽动力系统的优化 ;并且对于其它方法和成果具有广泛的包容性 ,允许采用从数学规划到…     

钢筋混凝土构件和框架的优化设计──线性化几何规划可行域修正系数法

本文提出线性化几何规划可行域修正系数法，对钢筋混凝土构件和框架进行了优 化设计。在其数学规划模型中，取总造价为目标函数，强度、配筋率、工艺构造等设 计规范要求为约束条件。这是一个高度非线性的规划问题，采用通常的数学规划法和 准则法都难以处理。 线性化几何规划的基本思想是利用缩并几何规划的理论和方法将具有正、负系数 多项式的目标函数和约束条件变换为单项函数．再将原设计变量进行对数变换，从而 转化为线性规划问题。但利用上述变换将多项式转化为单项式时，改变了原规划问题 的可行域。本法就是在每一步叠代过程中，利用可行域修正系数予以修正，使之与原 规划可行域趋近一致，因而避免了Ｄｅｍｂｏ收敛法在叠代运算中需不断增加新约束方 程而造成的困难，同时也避免了对偶几何规划“高困难度”的困难。     

微机CAD系列支撑软件及丛书(7)——微机板、梁、壳、杆有限元优化计算

本软件是学习有限元分析和结构优化设计的读者的基本软件,主要包括板、梁、壳、杆的二维和三维有限元分析及以重量最轻为优化目标的优化设计程序.本软件中包括大量实际应用例题,可帮助读者学习和掌握建立数学模型、求解和使用程序的方法.该软件适用于广大从事结构计算的工程技术人员、高等学校有关专业的师生和研究生.此软件可广泛用于机械结构,土木结构等专业的结构分析与设计.本软件是国