渐进演化类拓扑优化算法的优化准则对比研究

渐进演化类拓扑优化算法的优化准则是影响结构优化结果的关键因素之一。以不同荷载和边界条件下的深梁模型为数值算例，比较了基于不同优化准则的3种算法在优化解和优化效率上的差别。结果表明：对于荷载和边界等条件较简单的构件，采用单向和确定性优化准则的渐进演化类拓扑优化算法能高效地得到最优拓扑，采用概率性优化准则和采用双向优化准则的渐进演化类拓扑优化算法有着更广的适用范围，在荷载和边界等条件较复杂的构件上，同样表现出较强的避免优化畸变的能力和全局寻优能力。对结合概率性优化准则和双向优化准则的遗传双向渐进演化结构优化算法建立了流程图，并进行初步讨论，以期进一步提高渐进演化类拓扑优化算法的实用性和寻优能力。     

不同位移边界条件下钢筋混凝土深梁拓扑优化

为了探讨位移边界条件对钢筋混凝土深梁拓扑优化的影响，同时为深梁设计提供有效的力学理论依据，以ANSYS有限元分析软件为平台，利用其参数化设计语言的二次开发功能，并借助具有直观高效拓扑寻优能力的渐进演化类算法，分别对4根支座约束条件不同的双侧开洞深梁、4根开洞情形不同的两端固定铰支深梁以及3根支座约束与开洞情形均有一定差别的连续深梁进行拓扑优化，并对不同拓扑解进行对比分析。结果表明：集中力作用下深梁的拓扑解均近似为杆系结构，提高支座约束程度可以使传力路径增加，传力方式更直接；当深梁因工程原因或功能需求而不得不设置洞口时，洞口位置离原传力路径越远则越有利于结构内部的传力；连续深梁与单跨深梁的拓扑解的主要差别体现在中支座处的梁顶拉杆上，这些拉杆能够提高结构的整体刚度。因此，在工程设计中，针对不同位移边界条件下的钢筋混凝土深梁，可以根据它们拓扑解的差异以及造成这些差异的力学机理，采取不同的设计方案，包括支座约束、开洞情形以及配筋方式等的选取。研究结果可为深梁这类复杂受力构件的设计提供力学理论依据。