基于差分進化算法,建立了復(fù)合材料鋁蜂窩夾芯筒優(yōu)化設(shè)計程序。分析了優(yōu)化設(shè)計的特點,針對基本差分進化算法自身的缺陷,對變異率和交叉率做出調(diào)整,提出一種改進的自適應(yīng)差分進化算法,使得改進的算法具有較快的尋優(yōu)速度和較好的全局搜索能力。開展了對復(fù)合材料鋁蜂窩夾芯筒以質(zhì)量最小為目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計。數(shù)值函數(shù)試驗和工程仿真算例驗證了改進的差分進化算法具有較好的全局收斂性,仿真結(jié)果表明,改進的算法較原算法可使鋁蜂窩夾芯筒的質(zhì)量減小15%。 

【文章來源】：現(xiàn)代制造工程. 2020,(10)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

復(fù)合材料鋁蜂窩夾芯筒結(jié)構(gòu)

由式(1)可知,目標(biāo)函數(shù)夾芯筒總質(zhì)量m是復(fù)合材料鋪層層數(shù)(后簡稱層數(shù))n、內(nèi)徑d和芯子厚度tc等的函數(shù)。采用本文第1.2節(jié)的等效方法,芯子可作為一層厚度為tc、鋪層角為0o的特殊鋪層。圖2所示為優(yōu)化設(shè)計目標(biāo)函數(shù)分布示意圖。從圖2所示中可以看出,將質(zhì)量m和內(nèi)徑d的關(guān)系構(gòu)成的曲面定義為Sk(見圖2中虛線包圍的區(qū)域)。層數(shù)n的值決定了設(shè)計變量鋪層角θk(k=1,2,…,n)的個數(shù),在優(yōu)化設(shè)計中反映為層數(shù)變量的個數(shù),即維度。每1個層數(shù)對應(yīng)1個和Sk類似的曲面,則不同的層數(shù)n對應(yīng)不同維度空間內(nèi)的曲面。當(dāng)層數(shù)發(fā)生改變,整個夾心筒的直徑會隨之改變,不同的層數(shù)會對應(yīng)不同維度空間的局部可行域,對于搜索區(qū)間內(nèi)的任意一個個體,只有當(dāng)該個體滿足本文第1.4節(jié)中所有約束條件時,該個體才被認為是可行個體,因此,k層時優(yōu)化設(shè)計對應(yīng)的局部可行域(標(biāo)記為Fk,Fk也可能是空集)是曲面Sk的子集。優(yōu)化設(shè)計的可行域Fu是每1個層數(shù)變量對應(yīng)局部可行域的并,用符號“∪”表示,即:

設(shè)置α和β的作用是調(diào)整變異率和交叉率的數(shù)值,使其變化規(guī)律免受Gm的影響。設(shè)置Gm=100、Gm=1 000和Gm=5 000,變異率和交叉率的變化趨勢分別如圖3～圖8所示。由圖3～圖8可以看出,在引入新的變異率和交叉率公式后,隨著種群進化代數(shù)的增加,變異率呈現(xiàn)穩(wěn)定的“正S”型曲線變化規(guī)律,交叉率呈現(xiàn)穩(wěn)定的“負S”型曲線變化規(guī)律。在迭代初期,可以增加種群多樣性,防止優(yōu)化過早陷入局部最優(yōu)解;在進化后期,可保留優(yōu)良信息,避免最優(yōu)解破壞。

【參考文獻】：
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本文編號：3481698