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本文给出求解具有等式约束和不等式约束的非线性优化问题的一阶信息和二阶信息的两个微分方程系统,问题的局部最优解是这两个微分方程系统的渐近稳定的平衡点,给出了这两个微分方程系统的Euler离散迭代格式并证明了它们的收敛性定理,用龙格库塔法分别求解两个微分方程系统.我们构造了搜索方向由两个微分系统计算,步长采用Armijo线搜索的算法分别求解这个约束最优化问题,在局部Lipschitz条件下基于二阶信息的微分方程系统的迭代方法具有二阶的收敛速度。我们给出的数值结果表明龙格库塔的微分方程算法具有较好的稳定性和更高的精确度,求解二阶信息的微分方程系统的方法具有更快的收敛速度. 相似文献
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离散变量结构优化设计的组合算法* 总被引:10,自引:0,他引:10
本文首先给出了离散变量优化设计局部最优解的定义,然后提出了一种综合的组合算法.该算法采用分级优化的方法,第一级优化首先采用计算效率很高且经过随机抽样性能实验表明性能较高的启发式算法─—相对差商法,求解离散变量结构优化设计问题近似最优解 X ;第二级采用组合算法,在 X 的离散邻集内建立离散变量结构优化设计问题的(-1,0.1)规划模型,再进一步将其化为(0,1)规划模型,应用定界组合算法或相对差商法求解该(0,1)规划模型,求得局部最优解.解决了采用启发式算法无法判断近似最优解是否为局部最优解这一长期未得到解决的问题,提高了计算精度,同时,由于相对差商法的高效率与高精度,以上综合的组合算法的计算效率也还是较高的. 相似文献
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目前复杂结构的抗风优化研究大多集中于高层建筑,很少针对风敏感的大跨屋盖结构.考虑强度、刚度和几何尺寸等多重约束,基于虚功原理和Lagrange乘子将抗风优化转化为无约束问题,编制数值程序整合有限元计算和优化分析两部分,然后对杆件数为10080的实际双层柱面网壳进行优化设计,讨论了设计变量可行域、初始值和调整步选择等对优化结果的影响.研究表明,采用本文方法可实现对空间桁架结构进行多重约束下的高效抗风优化设计,网壳总重降低约37%,风致响应分布不均使得有必要设定可行域下限,而设计变量初值和调整步选择不影响最后的优化结果. 相似文献
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基于对偶二次规划的大型框架结构优化方法 总被引:1,自引:0,他引:1
将准则法和数学规划相结合,对于不同的约束采用不同的处理方法:应力约束作为局部性约束,用0阶近似进行处理,借助满应力准则将其转化为动态尺寸下限;位移约束作为全局性约束,根据单位虚载荷法将其显式化,从而建立了满足应力和位移约束的框架结构截面优化的显式模型.为了提高模型的求解效率,根据对偶理论将大规模的框架结构优化问题转化为仅仅几个对偶变量的对偶问题,采用二次规划方法求解,算例证明该方法能极大的提高模型的求解效率.采用近似射线步既能减小计算量又能使迭代过程更加平稳,采用删除无效约束技术能减小优化模型的规模. 以MSC/Nastran软件为结构分析的求解器,以MSC/Patran软件为开发平台,完成了满足刚度和强度的多工况、多变量的框架截面优化软件.算例结果表明上述程序算法的高效性. 相似文献
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在工程优化设计中,绝大多数实际问题的设计变量往往限定取离散值,为了求得问题的真正最优解,就必须采用离散变量的优化方法进行求解.本文根据离散变量数学规划的特性,提出了一种分级优化搜索算法.这种方法的基本思想是在约束集合内,寻求一可行的离散初始点,然后在该点的邻域内,进行分级寻优搜索,以求得一个改进的新离散点,随之,以该点作为初始点,重复执行分级寻优搜索过程,直至求得问题的最优解.通过对工程实例的计算,证明本文所提出的新方法具有快速、简便的特点,能有效地应用各种工程优化设计问题. 相似文献
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本文以多周期多设备冰蓄冷系统运行的动态过程为主要约束,以设备运行状态等为离散优化变量,以设备流体流速等为连续优化变量,以系统运行总费用为目标函数,建立了非线性非光滑的混合整数规划,并论述了该规划问题最优解的存在性。依离散优化变量的有限性,把这个优化问题等价地分解成有限多个关于连续优化变量的线性规划,构造具体的优化算法。最后应用于一个实际冰蓄冷系统,表明了本文的数学模型及优化算法等的正确与有效性,达到缓解用电高峰的用电量,并降低了用户的运行费用。 相似文献
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Garret N. Vanderplaats Hirokazu Miura Mladen Chargin 《Finite Elements in Analysis and Design》1985,1(2):117-130
A general purpose optimization program is coupled to a large scale finite element program to provide an efficient tool for structural synthesis. The resulting interface program may be used to design structures for minimum weight, subject to constraints on stress, displacement, and vibration frequencies. A variety of state-of-the-art techniques are employed, including design variable linking, constraint deletion, reciprocal variables, and formal approximations. The capability is demonstrated with the design of a gear housing using 30 design variables and over 5000 nonlinear inequality constraints. The finite element model consists of over 1600 elements and 7000 displacement degrees of freedom. The design required six detailed finite element analyses and approximately one hour on a Cray-1s supercomputer. It is concluded that structures of practical size and complexity can be efficiently designed using numerical optimization. 相似文献
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An optimization procedure is presented for the minimum weight and strain energy optimization for arch structures subjected
to constraints on stress, displacement and weight responses. Both thickness and shape variables defining the natural line
of the arch are considered. The computer program which is developed in this study can be used to optimize thick, thin and
variable thickness curved beams/arches. An automated optimization procedure is adopted which integrates finite element analysis,
parametric cubic spline geometry definition, automatic mesh generation and genetic algorithm methods. Several examples are
presented to illustrate optimal arch structures with smooth shapes and thickness variations. The changes in the relative contributions
of the bending, membrane and shear strain energies are monitored during the whole process of optimization. 相似文献
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研究了边界表面受均布动压力作用的功能梯度(FGM)厚壁中空圆柱体,给出了其平面应变响应下的弹性动力学解.假设材料性能(除Poisson比外)随厚度按幂律函数变化.为了得到一个精确解,将动力径向位移分为准静力部分和动力部分,导出了每个部分的一个解析解.先由Euler方程得到准静力学部分的解,再由分离变量法和正交展开法得到动力学部分的解.在不同动荷载作用下,对不同的FGM中空圆柱体,画出径向位移和应力图,并对本方法的优点进行了讨论.该解析解适用于中空圆柱体各种组合的FGM,厚度可以是任意的,初始条件也可以是任意的,壁面上均匀分布着任意形式的动压力. 相似文献