由于復(fù)合材料是一種比強(qiáng)度高、比剛度大、比模量高、材料性能可以設(shè)計(jì)的一種材料,因此復(fù)合材料在汽車工業(yè)等領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,從而作為汽車結(jié)構(gòu)基本元件之一的復(fù)合材料層合板的研究,也越來(lái)越受到研究人員的關(guān)注。進(jìn)化算法是一種通用性強(qiáng),穩(wěn)定性好,具有全局收斂性的優(yōu)化方法。但是對(duì)實(shí)際工程問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化時(shí),需要進(jìn)行大量的正問(wèn)題計(jì)算,導(dǎo)致優(yōu)化過(guò)程耗時(shí)長(zhǎng),效率低。通過(guò)對(duì)若干進(jìn)化算法的比較,本研究考慮以協(xié)方差矩陣自適應(yīng)進(jìn)化策略(Covariance matrix adaptation evolution strategies,CMA-ES)輔以代理模型以打到降低計(jì)算成本的目的。測(cè)試函數(shù)及實(shí)例也表明:基于代理模型的CMA-ES進(jìn)化算法在計(jì)算效率上明顯優(yōu)于其他同類型算法。本文的具體工作內(nèi)容包括:1)基于代理模型的CMA-ES進(jìn)化算法編制了CMA-ES算法程序以及最小二乘支持向量機(jī)回歸模型(Least squares support vector machine regression,LS-SVR)。將CMA-ES進(jìn)化算法以及LS-SVR代理模型與同類型算法進(jìn)行比較,保證了算法以及模型的優(yōu)越性�？紤]到全局模型對(duì)于樣本數(shù)量的依賴,因此提出了基于局部動(dòng)態(tài)建模的策略,即建立的代理模型只需要保證在當(dāng)前迭代過(guò)程的搜索范圍內(nèi)足夠精確,進(jìn)而使CMA-ES的搜索效率大幅度提高即可。2)LSS-CMA-ES測(cè)試及驗(yàn)證采用能夠代表各類問(wèn)題的13組測(cè)試函數(shù),將LSS-CMA-ES分別與同類型的代理模型輔助進(jìn)化算法(Surrogate assisted evolution algorithms,SAEAS)進(jìn)行比較,驗(yàn)證了LSS-CMA-ES在同類型算法中的優(yōu)越性;隨后將LSS-CMA-ES與主流的CMA-ES進(jìn)行了比較,驗(yàn)證了代理模型在此算法中的重要性。3)算法性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的研究對(duì)比算法中LS-SVR代理模型的精度與算法性能,得出算法性能與算法中代理模型精度正相關(guān)的結(jié)論。然后通過(guò)觀察與代理模型精度相關(guān)的分值在迭代過(guò)程中的分布趨勢(shì)判斷算法性能的好壞。4)基于等幾何分析(Isogeometric analysis,IGA)用LSS-CMA-ES對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行全局優(yōu)化編制了基于復(fù)合材料設(shè)計(jì)的IGA求解器,并實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化算法和求解器的無(wú)縫連接。采用LSS-CMA-ES以及CMA-ES分別對(duì)以下問(wèn)題進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),包括:以層合板的自振頻率最大化為設(shè)計(jì)目標(biāo),對(duì)復(fù)合材料層合板進(jìn)行了鋪層角度設(shè)計(jì);以層合板的最大應(yīng)力最小化為設(shè)計(jì)目標(biāo)對(duì)復(fù)合材料層合板進(jìn)行了鋪層角度設(shè)計(jì);以管狀結(jié)構(gòu)材料的最大應(yīng)力最小化為設(shè)計(jì)目標(biāo),以半徑的縮放系數(shù)為設(shè)計(jì)變量進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。
【學(xué)位單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP18;TB33
【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用
    1.3 優(yōu)化算法的發(fā)展及其研究現(xiàn)狀
    1.4 自適應(yīng)協(xié)方差矩陣進(jìn)化算法的發(fā)展及研究應(yīng)用現(xiàn)狀
    1.5 等幾何分析方法的研究概況
        1.5.1 等幾何分析的基本概念
        1.5.2 等幾何分析方法的研究現(xiàn)狀
    1.6 論文的主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
第2章 基本理論及驗(yàn)證
    2.1 引言
    2.2 進(jìn)化算法簡(jiǎn)介
    2.3 CMA-ES進(jìn)化算法
        2.3.1 基本原理
        2.3.2 控制參數(shù)
    2.4 優(yōu)勢(shì)
        2.4.1 基本特點(diǎn)及其優(yōu)勢(shì)
        2.4.2 與其他經(jīng)典進(jìn)化算法的比較
    2.5 代理模型的理論基礎(chǔ)
        2.5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        2.5.2 代理模型技術(shù)
    2.6 本章小結(jié)
第3章 基于LS-SVR的CMA-ES全局優(yōu)化算法
    3.1 引言
    3.2 基于LS-SVR代理模型的CMA-ES算法（LSS-CMA-ES）
    3.3 函數(shù)測(cè)試
        3.3.1 參數(shù)設(shè)置
        3.3.2 測(cè)試及討論
        3.3.3 與其他基于代理模型的進(jìn)化算法的比較實(shí)驗(yàn)
        3.3.4 基于LS-SVR代理模型的CMA-ES進(jìn)化算法與標(biāo)準(zhǔn)CMA-ES的比較
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于等幾何計(jì)算的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)全局優(yōu)化
    4.1 引言
    4.2 等幾何分析相關(guān)理論概述
        4.2.1 B-Spline基函數(shù)及其性質(zhì)
        4.2.2 等幾何離散
    4.3 復(fù)合材料層合板的一階剪切變形理論
    4.4 算例與討論
        4.4.1 算例1——層合板一階固有頻率優(yōu)化
        4.4.2 算例2——層合板的抗壓強(qiáng)度優(yōu)化
        4.4.3 算例3——管狀結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度優(yōu)化
    4.5 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄
附錄B LSS-CMA-ES優(yōu)化算法基于MATLAB平臺(tái)的代碼
致謝

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 洪厚全;李玉亮;徐超;;復(fù)合材料層合板屈曲優(yōu)化設(shè)計(jì)的模擬退火算法應(yīng)用[J];強(qiáng)度與環(huán)境;2012年06期

2 黃亞飛;梁昔明;陳義雄;;基于適應(yīng)性均衡模型的CMAES約束優(yōu)化算法[J];中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年09期

3 黃亞飛;梁昔明;陳義雄;;求解全局優(yōu)化問(wèn)題的正交協(xié)方差矩陣自適應(yīng)進(jìn)化策略算法[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用;2012年04期

4 穆朋剛;趙美英;劉關(guān)心;王偉;;蟻群算法在復(fù)合材料層合板優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J];機(jī)械強(qiáng)度;2009年03期

5 彭佩星;王保良;李海青;;基于ICA和ES-SVM的油氣兩相流空隙率測(cè)量[J];化工自動(dòng)化及儀表;2007年04期

6 任茶仙;張鐸;;復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)鋪層順序優(yōu)化設(shè)計(jì)的免疫遺傳算法[J];強(qiáng)度與環(huán)境;2007年02期

7 修英姝;崔德剛;;復(fù)合材料層合板穩(wěn)定性的鋪層優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];工程力學(xué);2005年06期

8 方開(kāi)泰;均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)的理論、方法和應(yīng)用——?dú)v史回顧[J];數(shù)理統(tǒng)計(jì)與管理;2004年03期

9 唐文艷,顧元憲,趙國(guó)忠;復(fù)合材料層合板鋪層順序優(yōu)化遺傳算法[J];大連理工大學(xué)學(xué)報(bào);2004年02期

10 彭喜元,彭宇,戴毓豐;群智能理論及應(yīng)用[J];電子學(xué)報(bào);2003年S1期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 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)：2863448