基于一维搜索算法的张弦桁架离散变量优化

本文采用Matlab语言编写张弦桁架结构模型程序,对张弦桁架在各荷载工况下的受力性能进行了分析;首先采用Matlab语言编写了张弦桁架结构各种约束条件程序,同时编写了基于离散变量的张弦桁架优化设计程序,采用基于离散变量的一维搜索优化算法对拟定的张弦桁架计算模型进行了优化,优化结果表明基于离散变量的一维搜索优化算法,由于目标函数和约束函数的单调性质,得到的解显然是最优解,而且优化结果可以直接应用于结构实际设计。最后,在确保编写的离散变量优化程序正确的前提下,对不同矢高的张弦桁架结构进行了离散变量优化设计,得出了最优矢高结论。     

离线变量模式下的张弦桁架优化探讨

以往进行张弦桁架优化设计往往采用的是连续变量的方式,这种方式存在一定的局限性,针对这一情况,本文笔者将以离散变量为基础,对张弦桁架结构计算模型进行优化设计,同时还对不同跨度的张弦桁架进行优化设计。为张弦桁架的优化设计更具有实际意义。     

有支撑钢框架离散型拓扑优化设计

为了研究离散型拓扑优化理论在实际工程中的应用,在遗传算法和渐进结构优化算法的基础上对有支撑钢框架的离散型拓扑优化设计进行了分析.通过引入拓扑变量并修改无效杆件的弹性模量,提出了一个能适用于桁架结构、刚架结构和桁架刚架混合结构的离散型拓扑优化问题统一数学列式.该统一数学列式能解决桁架拓扑优化问题中以截面面积作为设计变量而...     

基于改进群搜索优化算法的桁架结构拓扑优化研究

对桁架结构拓扑优化设计方法进行了研究,基于和声搜索方法和边界粘附机制,提出了用"启发式拓扑"或"拓扑变量离散化"处理变量的改进群搜索优化方法,分别对一个10杆桁架和一个15杆桁架进行了拓扑优化设计,计算结果与已有的文献结果进行了对比分析.研究表明,该算法不受传统的桁架拓扑优化中"基结构"的限制,避免了奇异最优解的问题,表现出较强的适用性,采用本文提出的方法对桁架结构进行拓扑优化是可行和有效的.     

基于拟满应力遗传算法的桁架结构形状优化设计

以拟满应力法和改进遗传算法为基础,提出了一种可以解决具有连续变量和离散变量的桁架结构形状优化问题的拟满应力遗传算法。该算法既充分利用了遗传算法全局寻优能力强的特点,也发挥了力学准则法局部寻优长处,具有很高的搜索效率。用拟满应力遗传算法解决15杆桁架结构形状优化问题的结果表明,这是一种解决具有连续、离散混合变量的桁架结构优化设计问题的很有效方法。     

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。     

基于改进型蚁群算法的结构优化设计

结构优化设计中通常含有离散设计变量,本文探讨了如何将改进型蚁群算法应用于含离散设计变量的结构优化问题。以十杆桁架结构离散设计变量优化问题为例进行仿真,仿真结果表明蚁群算法能比较有效地解决含离散设计变量的优化问题。     

空间网格结构基于离散变量的优化设计

空间网格结构离散变量的优化设计是空间网格结构的截面尺寸优化、形状优化、拓扑优化和布局优化的理论基础。本文在建立空间网格结构离散变量优化设计问题数学模型的基础上,分析了空间网格结构离散变量优化设计的特点和算法效率。文中采用相对差商法。对空间网格结构杆件截面尺寸的离散变量优化设计问题进行了研究和探讨。文章最后给出了两个算例,计算结果验证了本文理论的正确性和有效性。     

粒子群优化算法在离散变量结构优化中的应用

介绍了用于离散变量的粒子群优化(PSO)算法以及加入了约束处理的启发式粒子群优化(HPSO)算法.将HPSO算法的约束处理策略与另一种适用于粒子群算法的约束处理方法结合,并将改进后的算法应用到3个离散变量桁架结构截面优化设计算例中,同时与HPSO算法进行了对比分析.对于每个算例,改进算法和HPSO算法都运行了多次,从多次运行的统计数据中可以看出,改进算法比HPSO算法更稳定、收敛速度更快、搜索精度更高,且其约束处理方法减少了结构分析的次数,从而提高了整个程序运行的速度.     

桁架门式起重机结构优化设计

运用最优化方法，以起重机金属结构重量最轻为目标函数，以结构的主要染构件的截面尺寸为设计变量，以强度、刚度为约束，应用有限元分析软件MSC/NASTRAN对门式起重机金属结构进行结构优化。通过优化分析，获得了起重机结构主要梁构件的优化设计参数，有效地改进设计。     

混合离散变量的工程结构优化设计方法

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的情况 ,探讨了一种优化设计问题的方法———混合离散复合形法。该算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。     

型钢混凝土柱多目标优化设计方法研究

为探讨适用于组合结构构件的多目标优化设计方法,以型钢混凝土柱多目标优化设计为研究背景,在工程结构优化理论及组合结构设计理论的基础上,将优化目标设定为工程造价最小化和斜截面抗剪承载力最大化,采用线性加权法构造评价函数,通过调整加权系数来改变两个优化目标在优化中的重要程度,同时选择灵敏度较高的设计变量,综合考虑各种约束条件,给出了型钢混凝土柱多目标优化设计的数学模型,并借助复形法的优化思想,利用MATLAB编程求解有约束条件的非线性优化问题。优化设计实例表明,所采取的优化方法和优化思路对型钢混凝土柱优化设计是可行、有效的,可为组合结构构件的优化设计及工程应用提供参考。     

钢筋混凝土框架梁基于可靠度理论的抗震优化设计

基于现行建筑抗震设计规范 ,把设计变量 (荷载、材料强度和几何尺寸 )看作随机变量 ,针对钢筋混凝土框架梁进行优化设计。目的是使设计的梁在满足现行规范要求的基础上 ,能保持一致的可靠性 ,同时使设计造价达到最小。文中可靠度分析和优化计算都基于Monte Carlo随机模拟方法。     

考虑预应力实施过程的预应力钢结构全过程优化设计

分析预应力实施过程对优化设计结果的影响,探讨预应力钢结构的全过程优化设计概念。在对预应力实施过程进行统一描述的基础上,建立预应力钢结构的全过程优化设计数学模型,并从索初始形变的角度出发,基于预应力钢结构的施工力学分析理论,探讨全过程分析的优化模型约束条件计算方法。最后,依据分级优化思想,将优化模型中的设计变量分为若干层次,构建优化模型求解的三级优化方法。算例结果表明,全过程优化设计方法具有较高的效率与良好的稳定性,能够考虑不同的预应力实施过程对优化结果的影响。如给定各次预应力阶段的张拉批次顺序,可同时输出相应的预应力阶段张拉控制力方案,从而实现结构设计方案与预应力实施方案的整体优化。     

基于离散变量的网壳结构截面优化设计

以杆件横截面积及工程中常用的两种球节点体积为设计变量 ,以工程造价为目标函数 ,采用基于离散变量的两级优化方法对空间网壳结构进行了截面优化设计 ;编制了SIOP网壳结构截面优化设计程序 ,解决了与Algor(SAP93)程序的接口问题。为提高精度 ,在优化设计过程中采用了 0阶修正。最后通过两个算例 ,与满应力优化设计结果进行了比较 ,验证了该方法与程序的可行性和有效性     

Novel decoupled framework for reliability-based design optimization of structures using a robust shifting technique

In a reliability-based design optimization (RBDO), computation of the failure probability (P_f) at all design points through the process may suitably be avoided at the early stages. Thus, to reduce extensive computations of RBDO, one could decouple the optimization and reliability analysis. The present work proposes a new methodology for such a decoupled approach that separates optimization and reliability analysis into two procedures which significantly improve the computational efficiency of the RBDO. This technique is based on the probabilistic sensitivity approach (PSA) on the shifted probability density function. Stochastic variables are separated into two groups of desired and non-desired variables. The three-phase procedure may be summarized as: Phase 1, apply deterministic design optimization based on mean values of random variables; Phase 2, move designs toward a reliable space using PSA and finding a primary reliable optimum point; Phase 3, applying an intelligent self-adaptive procedure based on cubic B-spline interpolation functions until the targeted failure probability is reached. An improved response surface method is used for computation of failure probability. The proposed RBDO approach could significantly reduce the number of analyses required to less than 10% of conventional methods. The computational efficacy of this approach is demonstrated by solving four benchmark truss design problems published in the structural optimization literature.     

预应力锚索抗滑桩结构稳健优化设计

稳健优化设计是稳健设计与最优化技术、计算机技术的结合,当前已成为工程稳健设计研究的一个热点。按照这种方法进行预应力锚索抗滑桩设计,既能在设计阶段保证工程质量的稳健性,又能利用优化设计中众多数学模型和成熟的求解方法,更好地解决多变量、多目标、带约束问题的求解。针对正交设计的不足,用均匀设计代替正交设计,应用专业软件模拟计算不同工况下预应力锚索抗滑桩结构顶部水平位移,通过多元回归分析,用回归模型y(xi)代替函数模型y(xi)作为目标函数,设计参数作为优化变量,规范及合同要求作为约束条件,提出一种预应力锚索抗滑桩结构稳健优化设计方法。以昆洛路K1+440～K1+780边坡为例,阐述用MATLAB语言进行预应力锚索抗滑桩稳健优化设计的方法。     

Optimal design of composite multilayered plated and shell structures

For multilayered plated and shell structures the formulation of the optimization problem is strongly dependant on the definition of the design variables. Therefore, the first part of the work is devoted to the definition of design variables and the forms of objective functions. Then, two numerical examples have been solved to demonstrate the effectiveness of the proposed formulations and the optimization algorithm (the modified evolutionary strategy). They deal with thickness and shape optimization problems subjected to dynamic and static constraints, respectively.