結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是指在滿足相應(yīng)的約束條件下,優(yōu)化結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)變量使目標(biāo)函數(shù)取到最大或最小值,如使結(jié)構(gòu)的重量最輕、造價(jià)最低以及剛度最大等,并且所得結(jié)果還需滿足相應(yīng)規(guī)范的要求。桁架結(jié)構(gòu)由于具有重量輕、剛度大、材料可重復(fù)利用以及抗震性能好等優(yōu)點(diǎn),因此,其在實(shí)際工程中的應(yīng)用范圍也在慢慢增大,逐漸成為使用范圍最廣的結(jié)構(gòu)形式之一,因此,研究桁架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。由于當(dāng)今的建筑結(jié)構(gòu)形式變得越來越復(fù)雜,傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法在求解精度以及收斂速度等方面已經(jīng)不能滿足實(shí)際工程的需要,因此,近幾年來逐漸興起的計(jì)算智能優(yōu)化算法也開始在結(jié)構(gòu)優(yōu)化中進(jìn)行應(yīng)用并取得了較好的優(yōu)化效果。蟻群算法作為一種新興的啟發(fā)式優(yōu)化算法,具有搜索能力強(qiáng)、分布式并行性計(jì)算以及正反饋等優(yōu)點(diǎn),因此,在其一經(jīng)提出后就在很多領(lǐng)域中獲得了應(yīng)用,但同時(shí)蟻群算法也存在一些不足,如收斂速度慢以及易陷入局部最優(yōu)解等。根據(jù)蟻群算法在實(shí)際優(yōu)化中所暴露出的這些問題,本文提出了一種改進(jìn)的蟻群算法,并將其應(yīng)用于桁架結(jié)構(gòu)截面尺寸的優(yōu)化中,取得了較好的優(yōu)化效果。本文所提出的改進(jìn)蟻群算法主要有以下兩方面的改進(jìn)。首先,對(duì)搜索初期時(shí)路徑上的初始信息素的分布進(jìn)行了改進(jìn),這樣可以提高蟻群算法的局部搜索能力,能夠使算法的搜索精度得到提升;其次,改進(jìn)措施還包括對(duì)算法中較優(yōu)解的公共路徑進(jìn)行利用,能夠提高算法的收斂速度減少算法所需的優(yōu)化時(shí)間,然后,將改進(jìn)后的蟻群算法應(yīng)用于幾種典型桁架結(jié)構(gòu)的截面尺寸優(yōu)化中,其中為滿足實(shí)際工程的需要,截面面積以離散變量的形式取值。最后,通過與其他優(yōu)化算法所得結(jié)果的比較,證明了本文改進(jìn)算法的可行性。因此,提出一種切實(shí)有效的優(yōu)化方法,并可以在實(shí)際工程中進(jìn)行應(yīng)用,同時(shí)又能夠提高資源的利用率便是本課題的研究意義所在。
【學(xué)位單位】：河北工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU323.4
【部分圖文】：

來越受到人們的重視，而且，結(jié)構(gòu)優(yōu)化不僅可以減少資源的浪費(fèi)還可以降的投入，提高企業(yè)和個(gè)人的收益率。改革開放以來我國(guó)的鋼產(chǎn)量和混凝土量呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，目前，我國(guó)已連續(xù)幾年成為世界上最大的鋼材，但同時(shí)由于各種不合理的使用，我國(guó)在鋼結(jié)構(gòu)的使用過程中并沒有最大對(duì)其進(jìn)行利用，因此造成了一定程度上的浪費(fèi)。以計(jì)算機(jī)為載體的智能算具有尋優(yōu)精度高、優(yōu)化速度快以及較好的魯棒性等優(yōu)點(diǎn)，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化與傳統(tǒng)的優(yōu)化方法相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。近幾年來隨著智能優(yōu)化算法在解結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題上的優(yōu)異表現(xiàn)，其在復(fù)雜結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題中的作用也變得越來。桁架結(jié)構(gòu)可以看作是由桿件以及連接各桿件的節(jié)點(diǎn)所組成的，其最主要形式是拉力和壓力[1]。桁架結(jié)構(gòu)由于重量輕、跨度大、抗震性能好、受力簡(jiǎn)及易于施工等優(yōu)點(diǎn)正被廣泛應(yīng)用于各種建筑中，例如在橋梁、機(jī)場(chǎng)、車站工業(yè)廠房中桁架結(jié)構(gòu)都有大量的應(yīng)用，同時(shí)也表現(xiàn)出了較好的使用性能，大跨度鋼桁架結(jié)構(gòu)（圖 1-1），屋架結(jié)構(gòu)（圖 1-2），圖 3 咸陽機(jī)場(chǎng)（圖 1 4 起重機(jī)架（圖 1-4）等各種廣泛使用的桁架結(jié)構(gòu)。

來越受到人們的重視，而且，結(jié)構(gòu)優(yōu)化不僅可以減少資源的浪費(fèi)還可以降的投入，提高企業(yè)和個(gè)人的收益率。改革開放以來我國(guó)的鋼產(chǎn)量和混凝土量呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，目前，我國(guó)已連續(xù)幾年成為世界上最大的鋼材，但同時(shí)由于各種不合理的使用，我國(guó)在鋼結(jié)構(gòu)的使用過程中并沒有最大對(duì)其進(jìn)行利用，因此造成了一定程度上的浪費(fèi)。以計(jì)算機(jī)為載體的智能算具有尋優(yōu)精度高、優(yōu)化速度快以及較好的魯棒性等優(yōu)點(diǎn)，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化與傳統(tǒng)的優(yōu)化方法相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。近幾年來隨著智能優(yōu)化算法在解結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題上的優(yōu)異表現(xiàn)，其在復(fù)雜結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題中的作用也變得越來。桁架結(jié)構(gòu)可以看作是由桿件以及連接各桿件的節(jié)點(diǎn)所組成的，其最主要形式是拉力和壓力[1]。桁架結(jié)構(gòu)由于重量輕、跨度大、抗震性能好、受力簡(jiǎn)及易于施工等優(yōu)點(diǎn)正被廣泛應(yīng)用于各種建筑中，例如在橋梁、機(jī)場(chǎng)、車站工業(yè)廠房中桁架結(jié)構(gòu)都有大量的應(yīng)用，同時(shí)也表現(xiàn)出了較好的使用性能，大跨度鋼桁架結(jié)構(gòu)（圖 1-1），屋架結(jié)構(gòu)（圖 1-2），圖 3 咸陽機(jī)場(chǎng)（圖 1 4 起重機(jī)架（圖 1-4）等各種廣泛使用的桁架結(jié)構(gòu)。

圖 1-3 咸陽機(jī)場(chǎng) 圖 1-4CGH 型桁架門式起重機(jī)Fig.1-3Xianyang airport Fig.1-4 CGH type truss gantry crane圖 1-5 蕪湖長(zhǎng)江大橋Fig.1-5 The Wuhu Yangtze River Bridge
【參考文獻(xiàn)】

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7 黃志望;改進(jìn)遺傳算法及其在結(jié)構(gòu)工程優(yōu)化中的應(yīng)用研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2005年

本文編號(hào)：2856465