改进遗传算法在桁架拓扑优化中的应用

基于桁架拓扑优化,对遗传算法提出了一些改进措施,形成了一种高效综合的遗传算法。在桁架的截面尺寸和拓扑结构混合设计中,对尺寸变量和拓扑变量分别进行二进制编码、交叉和变异,得到桁架拓扑结构和杆件截面尺寸的初解,适当降低尺寸变量编码精度,以加快算法的收敛速度。然后对截面尺寸重新编码,以较高的尺寸精度进行搜索,为了防止陷入局部最优解,取部分初解加入新的父代。算例表明,该算法对离散变量的桁架拓扑优化是快速有效的。     

遗传算法在建筑结构优化设计中的应用

介绍并发展了一种基于非连续设计变量的结构优化设计方法－遗传算法。它把结构优化问题模拟为生物进化问题。通过判断每一代中个体的优化程度进行优胜劣汰,从而产生下一代个体,如此反复迭代来完成优化设计。本文给出了遗传算法的详细计算过程,并提出了三种加快收敛的改进方法。     

粒子群优化算法在桁架优化设计中的应用

粒子群优化(PSO)算法是近年来发展起来的一种基于群智能的随机优化算法,具有概念简单、易于实现、占用资源低等优点.为了解决有应力约束和位移约束的桁架的尺寸优化问题,将PSO算法应用于桁架结构的尺寸优化设计.首先介绍了原始的PSO算法的基本原理,然后引入压缩因子改进了PSO算法,并提出合理的参数设置值.对几个经典问题进行了求解,并与传统的优化算法和遗传算法进行了比较.数值结果表明,改进的PSO算法具有良好的收敛性和稳定性,可以有效地进行桁架结构的尺寸优化设计.     

桁架结构形状优化的粒子群优化算法

为解决有应力约束、几何约束以及局部稳定性约束的桁架结构的形状优化设计,将粒子群优化(PSO)算法应用于桁架结构的形状优化设计.首先详细介绍了原始PSO算法的基本原理,然后引入压缩因子改进了原始的PSO算法,并提出了合理的参数设置值.优化计算过程中,综合考虑了节点坐标和截面面积等两类不同性质的设计变量.最后对几个经典问题进行了求解,并与传统的优化算法进行了比较.数值结果表明,改进的PSO算法具有良好的收敛性和稳定性,可以有效地进行桁架结构的形状优化设计.     

改进的遗传算法在结构优化设计中的应用

遗传算法(GA)是基于达尔文进化论和遗传学说形成的一种崭新的优化算法.它具有全局收敛性和并行性;对先验知识要求较少,具有很强的适应性.针对结构优化设计方法中存在的局限性,将改进的遗传算法用于结构优化设计中.改进的GA采用以下措施提高搜索效率:(1)动态调整变量区间和GA参数;(2)在每一轮进化结束后重新初始化群体,开始新的进化;(3)将最优个体保留到下一轮.据此编制了计算机程序,并将其应用到一个桁架结构的优化实例中.运行结果表明,改进后的遗传算法用于结构优化设计能够有效地避免陷入局部最优解的现象,提高了搜索效率,具有较强的适应性.     

莱州百万机主厂房侧煤仓方案结构布置及分析

近几年来,对于大容量的火力发电厂,主厂房侧煤仓方案由于其建筑体积小、工程投资少、工艺布置紧凑而倍受业主青睐,成为工艺和结构专业的首选.但对于百万MW机组发电厂的主厂房结构,现行行业规范对其涉及很少,华电莱州工程2×1000 MW机组,参照国内外多个百万MW机组主厂房的结构布置,对主厂房结构进行不同阶段的多次优化设计,对结构较不规则、荷载较大的侧煤仓进行空间整体结构分析,对汽机房除氧间超长结构的温度应力分析和汽机房屋面体系的综合比较,筛选出更为合理的百万机组主厂房结构体系.     

桁架结构尺寸和形状、拓扑的渐进优化方法

提出了一种求解桁架结构尺寸，形状和拓扑组合优化的渐进优化方法。将优化问题分解为拓扑优化和尺寸、形状优化两个子问题分层求解。通过连续化的拓扑变量和近似方法构造了拓扑变量灵敏度系数计算式，由拓扑变量灵敏度系数识别和删除杆件单元。结构尺寸、形状优化采用准则法和渐进移点法的组合方法。分层优化时，在桁架中加上所有可能的杆件，先进行尺寸、形状优化，再进行拓扑优化，随后二者交替进行迭代，迭代过程的结构重量最小值即为最优解。算例表明了文中方法的有效性，以及组合优化最优解不一定是杆件数目较少的解。     

遗传算法原理及在结构优化设计中的应用

简要介绍了遗传算法的基本原理和特点，接着将遗传算法与传统优化算法作了比较，然后介绍了遗传算法在实际应用中的改进方法和在工程结构优化中的应用现状，并用一个三杆桁架的算例来说明遗传算法的优越性，最后提出遗传算法存在的主要问题和总结展望。     

微分演化算法在桁架形状优化中的应用

为了获得全局最优和解决具有应力约束、几何约束以及局部稳定性约束的桁架形状优化问题中2类不同设计变量耦合给优化带来的困难,将1种新型智能优化算法——微分演化（Differential Evolution,DE）应用于桁架结构的形状优化问题中。给出了考虑节点坐标和截面面积两类不同性质的设计变量的桁架结构优化的数学模型,并对几个经典的桁架结构进行优化,将所得结果与其他优化算法结果进行了比较。数值结果表明了DE算法具有良好的收敛性和稳定性,可以有效地进行桁架结构的形状优化设计。     

90m直径圆形贮煤仓进煤大跨度钢栈桥设计优化

胶带输送机钢结构栈桥在煤炭行业应用极为广泛,结合某热电工程直径90m、沿圆周均匀设置扶壁柱的钢筋混凝土圆形贮煤仓,对其进行煤钢结构栈桥的结构设计.从支座的增设、结构体系方案的改良、结构分析方法的选用等方面对输煤栈桥结构进行了优化设计,结果表明,该处理方案取得了较好的技术经济效果.     

张弦桁架的桁架优化设计

在张弦桁架形态优化分析的基础上，提出了张弦桁架合理拱轴线的设计方法，并建立了相应的张弦桁架优化设计模型，同时对该模型进行了荷载及截面等因素变化条件下的形态分析．结果表明采用该方法设计的张弦桁架，杆件内力分布均匀，能大量减少杆件截面种类及充分利用材料，使杵架部分的用钢量减少，达到减轻结构自重的目的，可为工程设计提供参考．     

形态优化张弦桁架撑杆与稳定设计

撑杆是张弦桁架中不可缺少的组成部分,在整体结构刚度形成中起着非常重要的作用,撑杆的失稳将导致结构整体刚度急剧降低及拉索松弛.在张弦桁架形态优化设计基础上,详细分析了撑杆数目变化对张弦桁架形态结果的影响,作为张弦桁架形态优化设计的一部分,提出了几种布置撑杆的方法,并建立了相应计算模型进行分析;同时对撑杆与结构的稳定性进行了研究,结果可为张弦桁架设计时提供参考.     

钢管混凝土桁梁管内混凝土受压应变状态

利用自制的内埋式混凝土应变计和通用有限元软件,对钢管混凝土桁梁试件受压弦杆管内填充混凝土的应变状态进行研究.试验研究结果表明,在单调加载条件下,自埋式混凝土应变计能准确测读受压弦杆管内混凝土的应变状态;混凝土应变随荷载增大呈双折线增长模式,桁梁试件破坏时混凝土受压应变达到5 000 με.当采用平面塑性梁单元对钢管混凝土桁梁进行整体分析时,不管弦杆受压还是受拉,管内混凝土均应考虑套箍效应;桁梁受压弦杆管内混凝土纵向应变有限元计算值与实测值吻合良好,桁梁试件破坏时混凝土应变处于高套箍状态.     

渐进结构优化方法及算例

渐进结构优化法(ESO)是近年来兴起的一种解决各类结构优化问题的数值方法。其原理是通过将结构中无效或低效的材料逐步去掉,使剩下的结构逐渐趋于优化。与其它优化方法相比,该方法原理简单,计算效率高,工程应用方便。本文阐述了渐进结构优化法的基本原理和具体步骤,并按照各种约束条件详细介绍了该方法在国内外的研究进展和典型范例。     

钢管混凝土桁梁管内混凝土受压应变状态

利用自制的内埋式混凝土应变计和通用有限元软件,对钢管混凝土桁梁试件受压弦杆管内填充混凝土的应变状态进行研究。试验研究结果表明,在单调加载条件下,自埋式混凝土应变计能准确测读受压弦杆管内混凝土的应变状态;混凝土应变随荷载增大呈双折线增长模式,桁梁试件破坏时混凝土受压应变达到5000με。当采用平面塑性梁单元对钢管混凝土桁梁进行整体分析时,不管弦杆受压还是受拉,管内混凝土均应考虑套箍效应;桁梁受压弦杆管内混凝土纵向应变有限元计算值与实测值吻合良好,桁梁试件破坏时混凝土应变处于高套箍状态。     

重载机器人横梁结构静动态特性分析与优化

为了探究并改善重载桁架机器人横梁结构在承受极限负载压力下的静动态特性,利用有限元方法分析该结构的静动态特性并进行结构优化. 静态分析结果表明,横梁结构在承受极限负载17 800 N的压力下,横梁结构在Y方向上的最大变形量为0.470 mm. 动态分析结果表明,横梁结构的前6阶固有频率为47~134 Hz. 谐响应分析结果显示了前3阶固有频率对结构的影响. 优化结果表明,在中心复合设计(CCD)与最佳填充空间设计(OSF)2种不同实验设计方法下,OSF实验设计方法具有更好的优化效果. OSF实验设计优化后,横梁结构的质量降低了1.47%,总变形量降低了18.41%,频率降低了13.48%.