本文關(guān)鍵詞：基于混合智能算法的結(jié)構(gòu)可靠性分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)

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【摘要】：隨著現(xiàn)代科技和經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，結(jié)構(gòu)可靠性及安全性的問(wèn)題，在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，越來(lái)越占有重要地位。結(jié)構(gòu)可靠性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)是以結(jié)構(gòu)可靠性指標(biāo)作為目標(biāo)函數(shù)或約束條件，求解最優(yōu)設(shè)計(jì)變量的方法。該方法比傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法能夠獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益，所以對(duì)其進(jìn)行研究具有重要意義。 在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中，存在不少的不確定性因素，并且輸入和響應(yīng)之間非線性程度較高，因此傳統(tǒng)的可靠性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)方法不能滿足工程結(jié)構(gòu)中的需要，，結(jié)果的精度有時(shí)不理想甚至是不正確。 本文對(duì)結(jié)構(gòu)可靠性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和智能優(yōu)化算法進(jìn)行研究，提出了基于PSO-DE混合算法的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)概率可靠性優(yōu)化模型、基于PSO-DE混合算法的非概率可靠性模型、基于PSO-DE混合算法的非概率可靠性優(yōu)化模型、基于SAPSO-DE混合算法的非概率可靠性模型和基于SAPSO-DE混合算法的非概率可靠性優(yōu)化模型。 本文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下: 1.對(duì)智能優(yōu)化算法進(jìn)行了研究，考慮粒子群(PSO)算法和差分進(jìn)化(DE)算法的收斂特性，提出了一種基于認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)進(jìn)化的PSO-DE混合算法。通過(guò)數(shù)值算例表明所提的混合算法克服了PSO算法的早熟現(xiàn)象，收斂速度快且計(jì)算精度較高，在工程應(yīng)用上驗(yàn)證了該混合算法的正確性和可行性。 2.對(duì)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行了概率可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)。概率可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題是一個(gè)嵌套循環(huán)問(wèn)題，外層優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，內(nèi)層優(yōu)化進(jìn)行可靠性分析。在可靠性分析過(guò)程中，采用改進(jìn)一次二階矩法求解概率可靠性指標(biāo)；在可靠性優(yōu)化過(guò)程中，采用PSO-DE混合算法,進(jìn)行了結(jié)構(gòu)系統(tǒng)概率可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)。針對(duì)在可靠性指標(biāo)約束下最小化結(jié)構(gòu)質(zhì)量的優(yōu)化問(wèn)題，提出了基于PSO-DE混合算法的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)概率可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。通過(guò)數(shù)值算例，表明該方法穩(wěn)定性好，計(jì)算精度較高，易于實(shí)現(xiàn)，而且克服了PSO算法的早熟現(xiàn)象。 3.針對(duì)結(jié)構(gòu)非概率可靠性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題，采用非概率可靠性模型，進(jìn)行了結(jié)構(gòu)非概率可靠性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文利用凸模型方法和PSO-DE混合算法，提出了一種非概率可靠性指標(biāo)的計(jì)算方法。而且采用修正迭代算法，結(jié)合PSO-DE混合算法和非概率可靠性優(yōu)化模型，提出了基于PSO-DE混合算法的結(jié)構(gòu)非概率可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。通過(guò)算例，驗(yàn)證了本文提出的結(jié)構(gòu)非概率可靠性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的正確性和可行性。 4.為了得到較高的計(jì)算精度和收斂特性，提出了基于模擬退火粒子群算法和差分進(jìn)化算法相結(jié)合的SAPSO-DE混合算法。將該混合算法應(yīng)用到結(jié)構(gòu)可靠性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)中，建立了非概率可靠性模型，提出了基于SAPSO-DE混合算法的結(jié)構(gòu)非概率可靠性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。通過(guò)算例，驗(yàn)證了本文所提的結(jié)構(gòu)非概率可靠性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的有效性和可行性。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP18;O213.2

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本文編號(hào)：1195900