差分进化算法及其在固结系数计算中的应用

固结试验确定固结系数常采用时间平方根法和时间对数法,这两种方法均为作图法,其缺点是在绘图时易掺杂人为因素的影响,因而应用繁杂且误差较大。从一维固结理论出发,结合最小二乘原理把固结系数计算问题转化为非线性优化问题,再利用改进的差分进化算法对试验数据进行拟合计算,直接求出固结系数及固结的初值和终值。算例结果表明:差分进化算法可消除传统固结系数确定方法中人为因素影响,有效地减少了误差;差分进化算法收敛速度快,计算精度高,是一种通用、可靠的新算法,也可推广应用于其它岩土工程非线性优化领域。     

隧道爆破参数优化中遗传算法和微分进化算法的应用比较

隧道爆破参数优化技术发展至今,已经有多种优化算法被应用到该领域,其中运用最广泛的就是遗传算法.微分进化算法作为一种新型优化算法,很少被用来进行隧道爆破参数优化,而本文以遗传算法和微分进化算法为优化工具对十白高速狮子沟隧道进行爆破参数优化分析,比较两种算法各自的优缺点.实例分析表明,遗传算法和微分进化算均能有效地解决复杂的隧道爆破参数优化问题,得到全局最优解.相比之下,遗传算法收敛速度更快,而微分进化算法编程相对更简单、参数设置更简便,所得解的精度较高等.     

基于模拟退火差异演化算法的资源约束项目调度问题研究

资源约束项目调度问题是工程管理领域研究的热点之一,但无论是模型构建还是求解均有一定的难度,尤其是模型求解已被证明是NP-hard 问题。鉴于此,构建了以工期最短为优化目标的项目调度模型,为便于求解,将模型的显性约束和隐性约束做了适当处理,并利用差异演化算法较强的记忆能力和全局收敛能力以及模拟退火的局部跳出能力,将模拟退火算法和差异演化算法进行有效结合。通过工程实例,分别采用遗传算法、差异演化算法以及模拟退火差异演化算法进行求解。结果表明,3 种算法都可以收敛到最优解,但论文算法具有较大的搜素范围与局部寻优能力,同时求解的稳定性指标明显优于遗传算法和差异演化算法。     

Parallelization of the Evolution Strategy for Discrete Structural Optimization Problems

The parallelization of a modified multimembered evolution strategy for solving structural optimization problems with discrete variables is described. Evolution strategies imitate biologic evolution and combine the concept of artificial survival of the fittest with evolutionary operators to form a robust search mechanism. An important characteristic of evolution strategies that differs from other conventional optimization algorithms is that instead of a single design point, the evolution strategies work simultaneously with a population of design points in the space of variables. This allows for an implementation in a parallel computing environment. In this paper two ways for the parallel implementation of evolution strategies, and their realization in two parallel computing environments are presented.     

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。     

基于差异进化算法反演参数的隧道稳定性分析

在隧道和地下工程弹性问题的位移反分析中,当基本未知数多于三个时,在各参数可能的变化范围内找到一组使误差最小的最佳参数的优化反分析方法是当前岩土工程反分析研究的热点问题。论文结合一种新型的优化算法(差异进化算法),依托摩天岭1＃斜井隧道工程施工,跟踪施工进行了典型断面围岩位移监测,以现场量测位移作为基础信息求得了斜井隧道全局最优值的最佳力学参数组合。根据以上采用差异进化算法求得的反演参数,对摩天岭1#斜井隧道单层衬砌支护稳定性进行了三维数值模拟分析,分析表明,摩天岭1#斜井隧道III级围岩段喷15 cm厚钢纤维混凝土支护后,斜井隧道围岩最小应力明显降低,围岩位移明显减小,因此建议摩天岭1#斜井洞身段III级采用15 cm厚度的钢纤维喷射混凝土单层衬砌。以上研究直接指导了摩天岭隧道单层衬砌设计和施工。     

二阶微分方程存在单调解的充要条件

对一类二阶非线性微分方程存在单调解的条件进行了讨论，并给出了存在Ｂ型单调解的充要条件     

微曲面网架最小造价的离散优化设计

采用变量分解策略简化微曲面网架最小造价设计,并应用组合型离散优化算法求该类网架结构优化参数的最佳匹配方案.实际计算结果表明,在大跨度情况下微曲面网架比平板网架具有显著降低造价的优势.     

钢结构离散优化问题

对弹性和弹—塑性钢结构的优化设计问题进行探讨,这些问题被归结为非线性离散优化问题。根据有限元方法,对问题的数学模型进行阐述,包括结构强度、刚度、稳定性。采用迭代法解决一些非线性优化问题,每次迭代包括选择型钢的横截面,从分类到解决离散规划线性问题。通过分支定界法,确保得到所需的离散横截面。     

钢结构离散优化问题

对弹性和弹-塑性钢结构的优化设计问题进行探讨,将其归结为非线性离散优化问题。根据有限元方法,对问题的数学模型进行阐述,包括结构强度、刚度、稳定性。采用迭代法解决一些非线性优化问题,每次迭代时选择型钢的横截面,从分类到解决离散规划线性问题。通过分支定界法,确保得到所需的离散横截面。     

差异进化算法中影响进化过程的参数研究

通过对四个DeJong典型函数最小值问题的数值分析，系统地研究了差异进化算法中变异因子和交叉因子两个关键参数对整个进化过程的影响，为运用差异进化算法进行优化运算时的参数定值提供了参考。     

浅埋海底隧道不均匀沉降控制分析与优化设计

依托深港西部通道深圳侧接线工程,运用非线性有限元法与安全系数法,分析了浅埋海底隧道不均匀沉降控制技术,并调整桩基布置形式与桩间距对其进行优化设计,为浅埋海底隧道及类似工程的不均匀沉降控制提供参考。     

二阶非线性微分方程单调解的性质

二阶非线性微分方程解的特性研究很重要。Ｍａｒｉｎｉ．Ｍ对一类二阶非线性微分方程在一定条件下解的单调性质提出一个问题，作者列举正反两例说明此问题的结论是不确定的．     

关于一类微分方程幂级数解法的反问题

对于给定的收敛区间内的幂级数（有理分式型系数的麦克劳林级数），建立了相应的微分方程初值问题，指明了其解即是给定幂级数的和函数。     

圆形水池采用无粘结预应力技术的若干问题探讨

对无粘结预应力圆形水池在设计、施工中应注意的若干问题及遵守的原则进行了综合的分析和论述,供同行从业人员作参考。     

二阶非线性常微分方程组边值问题的正解

利用锥上的不动点指数理论,研究了二阶非线性常微分方程组边值问题;-u″=f(x,u,v),-v″=g(x,u,v),u(0)=u(1)=0,v(0)=v(1)=0.在较为广泛的条件下,证明了边值问题正解的存在性和多解的存在性,改进和推广了文献[4]中的主要结果.主要创新之处是;非线性项既可以是超线性的和次线性的,也可以是混合非线性的(即在f和g中,一个是超线性的,另一个是次线性的).主要思路运用凹函数的有关性质和Jensen不等式对正解做先验估计.     

Technological Evolution of Historic Structural Mortars

Mortars are among the first building materials used in constructions, even from prehistoric times （8th millennium BC）. Their study reveals a great source of information regarding the evolution of their technological characteristics and application techniques, the availability and exploitation of raw materials, as well the wider socio-economic aspects of each era. The aim of this paper is to comparatively evaluate the analysis results from approximately 1,000 structural mortar samples taken from various monuments and historic buildings of Greece, dated from the Hellenistic period, until the beginning of the 20th century. The analysis focused in the determination of their physico-mechanical and chemical properties, such as porosity, apparent specific gravity, mechanical strength, aggregates type and granulometry and chemical composition. Through the results＇ evaluation, significant remarks can be made upon the evolution of the raw materials used （binding system, aggregates, additives）, as well as regarding the final properties of historic structural mortars. It is concluded that hydrated lime was the main binding agent used for a long-lasting period of 2.5 millenniums, while mixed type binding systems based on lime and natural pozzolan were systematically used for producing durable mortars, resistant to humidity. In any case, it seems that ancient masons were fully aware of the significant role of mortars in constructions and were capable of exploiting the available raw materials and application techniques to the maximum.     

异形灰土井桩桩型效应的非线性有限元分析

本文根据空间轴对称问题的有限元方法,在经过大量非线性弹性分析计算的基础上,研究了陕甘黄土地区的柔性桩——灰土井桩的桩型对桩竖直承载力的影响,并与现场试验的实测结果对比,证明了桩型效应客观存在的必然性和可靠性.指出改变圆柱形桩型而采用圆楔形桩型是提高灰土井桩承载力的有效途径之一.     

小区给排水工程中质量问题的预防及处理方法思考

从目前小区建设状况而言,给排水工程是一项需要不断优化的工程。本文基于这一情况,从给排水工程的运作出发,分析了目前工程中存在的一些质量问题,并针对这些问题提出了几点优化策略,旨在提升给排水工程质量,完善小区建设。     

Computational design optimization: A review and future directions

A mathematical model for design optimization of engineering systems is defined. Computational algorithms to treat the model are reviewed and their features are discussed. The attributes of a good algorithm are given. Sequential quadratic programming algorithms that generate and use the approximate Hessian of the Lagrange function to calculate the search direction are the most recent methods. They are the most reliable methods among the available ones. Several other computational aspects, such as robust implementation of algorithms, use of a knowledge base, interactive use of optimization, and use of a database and database management system, are discussed. Recent developments in the field and future directions are presented.