离散变量结构形状优化设计的拟满应力遗传算法

为了弥补遗传算法局部寻优能力差的缺点,将拟满应力算法嵌入到遗传算法中构成一种结合二者优点的混合遗传算法,并将该算法应用于离散变量结构形状优化设计问题.将形状设计变量和截面设计变量统一考虑,编码表示在同一染色体中.既解决了两类变量间耦合上的困难,同时也避免了将两类变量分开考虑只能求得局部最优解的问题.算例的结果表明,该方法用于离散变量结构形状优化是有效的.     

复合形遗传算法在离散变量桁架结构拓扑优化设计中的应用

为了避免在结构拓扑优化过程中杆件和节点的增删带来的奇异解，设计了一些启发式准则来产生结构可能的拓扑结构形式，再采用混合遗传算法——复合形遗传算法进行截面优化。把复合形法嵌入到遗传算法中，利用复合形法对群体中的可行个体和不可行个体分别进行处理，可提高遗传算法种群的质量，有利于最优解的搜索。该方法既有复合形法快速高效的特点，又有遗传算法全局性好的特点。算例的结果表明，该方法用于桁架结构拓扑优化设计是有效的。     

基于离散变量的双层网壳结构拓扑优化设计

以工程造价为目标函数 ,建立了包含截面、节点体积和拓扑三类变量的离散变量双层网壳结构拓扑优化数学模型 ,该模型考虑了截面变量与拓扑变量间的耦合关系 ,反映了拓扑优化问题的组合优化本质。同时采用相对差商法及有限元设计软件ALGOR对基于离散变量的双层空间网壳结构进行拓扑优化 ,并通过算例验证该优化方法的可行性和有效性。     

门式刚架优化设计方法研究

门式刚架梁柱截面的选择规律性不强，不同的设计者会设计出不同的结果，用钢量差异很大．论文以(门式刚架轻型房屋钢结构技术规程)为基础，针对山形变截面门式刚架，采用遗传算法，并用MATLAB语言编制了结构优化程序PFGA．算例表明，该优化方法算法简便，编程简单，可获得全局最优解，优化效果明显．     

基于离散变量的双层网壳结构拓扑优化设计

以工程造价为目标函数,建立了包含截面、节点体积和拓扑三类变量的离散变量双层网壳结构拓扑优化数学模型,该模型考虑了截面变量与拓扑变量间的耦合关系,反映了拓扑优化问题的组合优化本质.同时采用相对差商法及有限元设计软件ALGOR对基于离散变量的双层空间网壳结构进行拓扑优化,并通过算例验证该优化方法的可行性和有效性.     

基于改进遗传算法的离散变量结构优化设计

根据工程实际,充分考虑规范规定的约束条件和各项技术标准要求,建立了离散变量结构优化模型。针对遗传算法的缺陷,提出了一种改进的遗传算法。算例结果表明,改进的遗传算法收敛快、精度高,应用于离散变量结构优化设计是有效的。     

离散变量结构优化的准则优化法

以满应力设计思想为基础,提出了离散变量结构优化的拟满应力设计方法。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问题,也能处理同时具有稳定约束和位移的多工况、多约束、多变量的离散变量结构优化设计问题。     

混合离散变量结构优化的遗传算法

提出了混合离散变量结构优化的遗传算法，给出了离散变量结构优化的算例，算例结果表明算法是有效的。     

离散变量结构优化设计的混合遗传算法

以力学准则法为基础，提出了一种求解离散变量结构优化设计的拟满应力方法；这种方法能直接求解具有应力约束和几何约束的离散变量结构优化设计问题。通过在遗传算法中定义拟满应力算子，建立了一种离散变量结构优化设计的混合遗传算法－拟满应力遗传算法，算例表明这种混合遗传算法适用性广，具计算效率高。     

离散变量结构优化的2级算法

针对满应力设计方法不能直接用于离散变量结构优化问题,把近似满应力设计方法和相对差商法结合起来,给出了适用于离散变量结构优化的2级算法,提高了相对差商法的收敛速度,该算法不仅能直接解决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,而且也能同时处理具有位移约束等全局性约束的多工况、多约束、多变量的离散变量结构优化设计问题,根据该算法编制了相应的计算程序,算例结果表明,该方法对于离散变量结构优化设计非常有效。     

基于改进遗传算法的空间网架结构拓扑优化设计

根据工程实际出发,建立离散变量结构拓扑优化模型。针对基本遗传算法(GA)存在的早熟收敛、随机性大、收敛速度慢等不足,从编码方式及遗传算子操作等几个方面对其作了改进,选择操作中引进斐波那契方法,提出一种基于整数编码的改进遗传算法。优化结果表明,这种改进的遗传算法的收敛性得到了很好的改善,提高了计算效率,是有效的结构拓扑优化设计方法。     

离散变量结构优化的组合形遗传算法

针对遗传算法在迭代过程中经常出现早熟收敛、振荡、随机性太大和收敛速度缓慢等缺点,使用格雷码编码,对遗传算法运用海明距离控制种群的个体差异;并把组合形算法作为组合形算子嵌入到遗传算法中,从而建立了一种离散变量结构优化设计的混合遗传算法。算例结果表明这种混合遗传算法优于基本遗传算法和斐波那契遗传算法,既发挥了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,是可行且有效的离散变量结构优化设计方法。     

离散变量结构优化的改进组合型遗传算法

对离散组合型法进行改进,提出了一种新的初始点产生办法,提高了离散组合型法的局部寻优能力.把离散组合型算法作为组合型操作算子融合到遗传算法中,构造一种新的离散变量结构优化算法-组合型遗传算法.运用模拟退火技术构造惩罚函数来改造适值函数,使算法更稳定地收敛于全局可行最优解.与基本遗传算法和组合型算法的计算结果比较证明,改进的组合型遗传算法具有局部搜索快和全局性好的双重特点,是可行且有效的离散变量结构优化设计方法.     

具有频率约束的结构拓扑优化新方法

提出一种基于拓扑组概念的实际方法，去寻求桁架的优化布局，桁架除了基频约束外，还外有应力，位移，欧拉失稳约束，考虑多种载荷情况，并假设每个原有节点的质量不变，优化的费用函数不仅包含构件费用，还包含节点费用。从原始结构着手，通过使用二进制组合算法来产生一系列具有不同节点分布的子结构，即拓扑组，优化之前需检查拓扑组的意义，如果一个拓扑组是无意义的，则被舍去，反之进入求解一个横截面积优化问题，为了避免结果奇异，在优化过程中，给被删去的构件一个微小的截面积，使一个给定的拓扑组的结构维数保持不变，使用一维抛物线插值法解决非线性约束问题，构成算法的一部分。桁架算例验证了解提出的方法的有效性。     

钢筋混凝土斜腿刚架桥静力计算分析

为分析可变作用对桥梁受力的影响,结合邢台市柏乡牡丹桥的设计工作,研究了斜腿刚架桥箱梁特征断面在各种作用下的弯矩、剪力和轴力,分析了各种作用效应所占的比例.结果表明:该桥边跨跨中以受弯拉为主,中跨跨中以弯压为主,斜腿与箱梁相交处以剪弯为主.最后根据箱梁特征断面的受力性能确定了其各截面的控制作用工况.     

拓扑优化在车架轻量化设计中的应用

利用OptiStruct软件,通过将刚度最大问题转化为柔度最小,选取车架作为研究目标,采用密度法对其进行拓扑优化,利用拓扑优化得到的密度云图作为轻量化设计的材料分布思路,完成新模型的构建,并验证优化方案的可行性,在满足其各种工况性能要求基础上,质量减轻3.11%。为进一步对整车及零部件应用拓扑优化提供参考。