【摘要】：隨著生物進化論的發(fā)展,進化技術(shù)成為一種通用的問題求解技術(shù),越來越受到人們的青睞。通過學習進化的過程,解決生活中的復雜問題,生物進化理論便被完美地應(yīng)用于實際。在所有進化算法中,遺傳算法是發(fā)展最迅速,研究最熱門的一種。 遺傳算法采用研究目標種群的方式提取基因,組織搜索解空間的多個區(qū)域,進行遺傳操作與變異,適應(yīng)度分析,產(chǎn)生較優(yōu)秀的子代,多次遺傳,直至產(chǎn)生理想的最優(yōu)解。其具有自組織、自學習、自適應(yīng)等特征,特別適合大規(guī)模并行計算,而且進化效率高,操作簡單,通用性強。 有限元理論已廣泛應(yīng)用于工程實踐之中,不但提高了結(jié)構(gòu)分析的精度,節(jié)省結(jié)構(gòu)設(shè)計的時間,提高設(shè)計效率,而且實現(xiàn)了程序化與參數(shù)化設(shè)計。將進化設(shè)計理論與結(jié)構(gòu)有限元分析結(jié)合起來,應(yīng)用于橋式起重機的金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計中,具有顯著的科研和經(jīng)濟價值,且能更好的指導工程實際。 論文首先深入研究國內(nèi)外有關(guān)遺傳算法和結(jié)構(gòu)進化設(shè)計的文獻資料,概述了結(jié)構(gòu)進化設(shè)計的研究歷史與發(fā)展現(xiàn)狀,有限元理論在大型金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要作用與工程應(yīng)用；然后運用有限元分析軟件ANSYS的APDL語言針對橋式起重機進行參數(shù)化建模,并按照起重機設(shè)計規(guī)范進行工況分析,在此基礎(chǔ)上,結(jié)合遺傳算法建立數(shù)學模型,對金屬結(jié)構(gòu)已參數(shù)化的基因進行遺傳進化操作,適應(yīng)度分析,多代進化,最終得到滿足要求且用料最省的最優(yōu)解,即為最優(yōu)結(jié)構(gòu)尺寸；最后對論文的研究算法運用VC++6.0進行封裝,形成簡潔的用戶界面,方便工程使用。 本文從橋式起重機金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計的實際出發(fā),結(jié)合遺傳算法與結(jié)構(gòu)有限元分析的各自優(yōu)點,既實現(xiàn)了金屬結(jié)構(gòu)在各種工況下的快速計算,又完成了結(jié)構(gòu)設(shè)計基因多方向快速并行優(yōu)化,最終得到滿意最優(yōu)解,更好地指導工程實際。
[Abstract]:With the development of biological evolution theory, evolutionary technology has become a general problem solving technology, which is more and more popular. By learning the process of evolution and solving the complex problems in life, the theory of biological evolution is perfectly applied to practice. Among all evolutionary algorithms, genetic algorithm is the fastest developing and the most popular one. The genetic algorithm uses the method of studying target population to extract genes, organize searching for multiple regions of solution space, carry on genetic operation and variation, analyze fitness, produce better offspring, inherit many times, and then produce ideal optimal solution. It has the characteristics of self-organization, self-learning, self-adaptation and so on. It is especially suitable for large-scale parallel computing. Moreover, it has high evolutionary efficiency, simple operation and strong generality. The finite element theory has been widely used in engineering practice, which not only improves the precision of structural analysis, saves the time of structural design, improves the efficiency of design, but also realizes programmed and parameterized design. The combination of evolutionary design theory and structural finite element analysis can be applied to the metal structure design of overhead crane, which has remarkable scientific research and economic value, and can better guide the engineering practice. Firstly, the paper deeply studies the literature about genetic algorithm and structural evolutionary design at home and abroad, summarizes the research history and development status of structural evolutionary design, the important role and engineering application of finite element theory in the design of large-scale metal structures. Then using the finite element analysis software ANSYS APDL language to carry on the parametric modeling to the overhead crane, and according to the crane design criterion to carry on the working condition analysis, on this basis, combined with the genetic algorithm to establish the mathematical model, The genetic evolution operation, fitness analysis and multi-generation evolution of genes with parameterized metal structure were carried out. Finally, the optimal solution was obtained, that is, the optimal structural size, which meets the requirements and uses the optimal material. Finally, the algorithm of the paper is encapsulated by VC 6.0.It forms a simple user interface and is easy to use in engineering. Based on the practical design of metal structure of overhead crane, combining the advantages of genetic algorithm and finite element analysis of structure, this paper not only realizes the fast calculation of metal structure under various working conditions, but also combines the advantages of genetic algorithm and finite element analysis of structure. Finally, the fast parallel optimization of structural design gene in multi-direction is completed, and finally the satisfactory optimal solution is obtained, which can guide the engineering practice better.
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TP18;TH215

【參考文獻】

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本文編號：2466235