本文關(guān)鍵詞：鋼框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

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【摘要】：鋼框架結(jié)構(gòu)具有空間布置靈活、裝配化程度高、施工速度快節(jié)約工期,結(jié)構(gòu)安全、可靠、整體性能好等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于工程實(shí)際中。在鋼框架結(jié)構(gòu)中,采用半剛性節(jié)點(diǎn)連接形式的鋼框架結(jié)構(gòu)由于具有良好的力學(xué)性能,其在工程實(shí)踐中的應(yīng)用不斷增加。但是此類結(jié)構(gòu)鋼材使用量較大,造價(jià)較高等因素是阻礙其推廣應(yīng)用的重要因素之一。因此,通過對(duì)鋼框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)研究,在保證結(jié)構(gòu)安全可靠的前提下,最大限度的節(jié)約鋼材用量,降低工程造價(jià),提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性具有重要的意義。本文通過廣泛的調(diào)研相關(guān)文獻(xiàn),比較了多種在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中常用的幾種優(yōu)化算法的特點(diǎn)及其針對(duì)本文所研究問題的適應(yīng)性,選取神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法作為本文優(yōu)化設(shè)計(jì)的算法工具。通過查閱文獻(xiàn),了解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的基本概念與基本工作原理,并簡(jiǎn)要介紹了常見的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu),并利用MATLAB做為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法實(shí)現(xiàn)的軟件工具。通過了解ANSYS有限元軟件所具備的數(shù)據(jù)分析計(jì)算功能,選擇ANSYS作為結(jié)構(gòu)分析的軟件工具,通過ANSYS與MATLAB的聯(lián)合使用有效的完成優(yōu)化設(shè)計(jì)研究工作。本文選取帶有支撐的四層鋼框架結(jié)構(gòu)作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究對(duì)象,并選取結(jié)構(gòu)中六種所處位置與荷載承擔(dān)情況不同的構(gòu)件的截面尺寸和半剛性節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的變量,以結(jié)構(gòu)用鋼量的最小為優(yōu)化目標(biāo),以應(yīng)力約束條件與撓度約束條件作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的約束條件,基于不同的半剛性節(jié)點(diǎn)剛度配置設(shè)計(jì)兩個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,使用ANSYS的結(jié)構(gòu)分析功能和優(yōu)化功能計(jì)算各組優(yōu)化設(shè)計(jì)算例對(duì)應(yīng)的局部最優(yōu)解,以ANSYS計(jì)算所得的局部最優(yōu)解作為MATLAB優(yōu)化計(jì)算的數(shù)據(jù)來源,使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法計(jì)算對(duì)應(yīng)的全局最優(yōu)解。比較兩種不同優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化結(jié)果,得出優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果與半剛性節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)剛度配置情況之間的定性關(guān)系,并通過計(jì)算結(jié)果總結(jié)了本文所用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用效果。
【關(guān)鍵詞】：半剛性節(jié)點(diǎn) 鋼框架結(jié)構(gòu) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法 ANSYS MATLAB
【學(xué)位授予單位】：吉林建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU391
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 課題研究的背景及意義12-13
• 1.1.1 課題研究背景12
• 1.1.2 課題研究的意義12-13
• 1.2 鋼框架結(jié)構(gòu)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.2.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀14
• 1.3 本文研究工作的創(chuàng)新點(diǎn)14-16
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容16-18
• 第2章 鋼框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究18-27
• 2.1 鋼框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)算法簡(jiǎn)介18-21
• 2.1.1 禁忌搜索算法18-19
• 2.1.2 模擬退火算法19
• 2.1.3 遺傳算法19-20
• 2.1.4 拓?fù)鋬?yōu)化20
• 2.1.5 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法20-21
• 2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法研究21-24
• 2.3 結(jié)果優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的軟件實(shí)現(xiàn)24-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第3章 鋼框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析實(shí)例27-76
• 3.1 作為優(yōu)化目標(biāo)的框架結(jié)構(gòu)的選取27-29
• 3.2 荷載計(jì)算與初始設(shè)計(jì)方案的校核29-34
• 3.2.1 荷載的計(jì)算29-33
• 3.2.2 初始設(shè)計(jì)方案的校核33-34
• 3.3 節(jié)點(diǎn)半剛性連接的力學(xué)簡(jiǎn)化34-39
• 3.4 優(yōu)化變量選取與優(yōu)化計(jì)算流程39-44
• 3.4.1 優(yōu)化變量的選取39-41
• 3.4.2 優(yōu)化計(jì)算流程41-44
• 3.5 優(yōu)化模塊介紹44-45
• 3.6 有限元分析模型的建立45-54
• 3.6.1 幾何模型建立45-48
• 3.6.2 材料屬性選取48
• 3.6.3 單元的選取48-50
• 3.6.4 網(wǎng)格劃分50-52
• 3.6.5 有限元計(jì)算條件的設(shè)置52-54
• 3.7 有限元結(jié)果分析54-61
• 3.8 ANSYS局部?jī)?yōu)化計(jì)算的敏感度與擬合曲線分析61-64
• 3.9 不同剛度配置下的優(yōu)化結(jié)果分析64-66
• 3.10 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)訓(xùn)練設(shè)置66-67
• 3.11 數(shù)據(jù)訓(xùn)練與優(yōu)化結(jié)果分析67-75
• 3.11.1 數(shù)據(jù)訓(xùn)練67-70
• 3.11.2 優(yōu)化結(jié)果分析70-75
• 3.12 本章小結(jié)75-76
• 第4章 總結(jié)與展望76-79
• 4.1 對(duì)本文工作的總結(jié)76-77
• 4.2 對(duì)未來工作的展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文83-85
• 致謝85

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本文編號(hào)：918137