基于差分進(jìn)化算法,建立了復(fù)合材料鋁蜂窩夾芯筒優(yōu)化設(shè)計(jì)程序。分析了優(yōu)化設(shè)計(jì)的特點(diǎn),針對基本差分進(jìn)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(jìn)的自適應(yīng)差分進(jìn)化算法,使得改進(jìn)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(jì)。數(shù)值函數(shù)試驗(yàn)和工程仿真算例驗(yàn)證了改進(jìn)的差分進(jìn)化算法具有較好的全局收斂性,仿真結(jié)果表明,改進(jìn)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(jì)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(jì)變量鋪層角θk(k=1,2,…,n)的個(gè)數(shù),在優(yōu)化設(shè)計(jì)中反映為層數(shù)變量的個(gè)數(shù),即維度。每1個(gè)層數(shù)對應(yīng)1個(gè)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(gè)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(gè)個(gè)體,只有當(dāng)該個(gè)體滿足本文第1.4節(jié)中所有約束條件時(shí),該個(gè)體才被認(rèn)為是可行個(gè)體,因此,k層時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jì)的可行域Fu是每1個(gè)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(jìn)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(fù)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(jìn)化后期,可保留優(yōu)良信息,避免最優(yōu)解破壞。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于改進(jìn)差分進(jìn)化算法的機(jī)械臂運(yùn)動學(xué)逆解[J]. 謝習(xí)華,范詩萌,周烜亦,李智勇.  機(jī)器人. 2019(01)
[2]復(fù)合材料蜂窩夾層進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法[J]. 劉偉先,穆雪峰,曾果.  南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(01)
[3]蜂窩芯層等效參數(shù)研究綜述[J]. 富明慧,徐歐騰,陳譽(yù).  材料導(dǎo)報(bào). 2015(05)
[4]復(fù)合材料參數(shù)化槳葉的動力學(xué)減振優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 陳琨,劉勇,張呈林,倪先平.  航空動力學(xué)報(bào). 2014(08)
[5]基于化整為零策略和改進(jìn)二進(jìn)制差分進(jìn)化算法的配電網(wǎng)重構(gòu)[J]. 周湶,張冠軍,李劍,楊柱石.  電網(wǎng)技術(shù). 2012(03)
[6]基于Chebyshev映射的混沌序列研究[J]. 雷利華,馬冠一,蔡曉靜,施滸立.  計(jì)算機(jī)工程. 2009(24)

博士論文
[1]多功能復(fù)合材料蜂窩結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱及力學(xué)性能[D]. 于國財(cái).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016

碩士論文
[1]基于云計(jì)算的改進(jìn)差分進(jìn)化算法的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 糜培培.電子科技大學(xué) 2018
[2]差分進(jìn)化算法的改進(jìn)及其在目標(biāo)跟蹤的應(yīng)用研究[D]. 楊笛.南京郵電大學(xué) 2017
[3]碳纖維—鋁蜂窩結(jié)構(gòu)承載性能試驗(yàn)與優(yōu)化研究[D]. 陳可亮.北京交通大學(xué) 2014



本文編號：3481698