工程结构优化设计的CGA算法研究

工程结构优化设计是一个复杂的非线性多目标优化问题，针对传统优化方法的局限性，以及遗传算法的缺陷，提出了一种新的智能优化方法——复合遗传算法(CGA)，对CGA的关键问题进行了阐述，并进行了理论分析，说明了其全局寻优的可能性；对于失效概率的处理问题，采用在计算适应度值的同时，计算出条件值——失效概率，再与此限值相比较的方法；最后通过实例验证了本提出方法的可行性。     

基本形状向量法在三维结构优化设计中的应用

将基本形状向量法引入三维结构形状优化设计领域，并对其中的外部边界形状发生变化时内部结构的形状的控制、基本形状向量之间的关系、以及生成基本形状向量等关键性技术问题进行了讨论，分别给出了相应的处理算法并通过实际数值算例对本文提出的方法进行了验证。     

船舶结构优化设计的研究进展

阐述工程结构优化若干前沿领域,即形状优化,模糊优化和遗传优化的基本原理和特点,以及它们在船舶结构设计中的应用,形状优化把数学规划论与边界元分析相结合,模糊优化把数学规划论与模糊集合论相结合,遗传优化把数学规划论与生物进化论相结合,这些多学科交叉有力地促进了结构优化设计深入发展,取得了良好的成果。     

机械结构多级优化的问题与对策

本文讨论了结构优化,尤其是结构方案阶段优化中所存在的问题,指出了结构系统优化与多级优化的区别与联系,分析了研究结构多级优化的必要性与可能性。接着以系统科学及设计方法学的思想为指导,提出将结构优化分为截面、形状、布局、拓扑及形式优化五个层次,并总结了一种解决复杂机械结构多级优化问题的一般对策,讨论了开展结构多级优化所需工具软件等相关问题。     

MATLAB优化工具箱在结构优化设计中的应用

MATLAB优化工具箱具有强大的科学计算能力,在工程设计领域得到了广泛的应用.简要介绍了MATLAB优化工具箱,通过对MATtAB优化工具箱中fmincon函数的语法进行分析,提出了结构优化设计的通用求解方法.首先,合理设置优化目标函数和约束条件.然后,使用MATLAB优化工具箱进行编程计算.结果显示,与其他方法相比,使用MATLAB优化工具箱进行优化,不仅可以提高计算精度,而且可以减少计算时间.因此,在结构工程设计领域有较强的实际应用价值.     

桁架结构多目标优化的NSGA-Ⅱ改进算法

为克服桁架结构多目标优化设计中约束条件和离散变量处理困难、收敛效率低等问题,在保留原算法优点的同时,对多目标进化算法NSGA-Ⅱ进行了改进。为了验证改进效果,对经典的空间桁架结构进行了优化;并与其他算法的优化结果进行了比较。结果表明改进算法在桁架结构优化中的表现优于原算法和其他算法,具有良好的收敛性和稳定性。     

应力流驱动的结构拓扑优化

以应力流作为结构优化的控制函数，通过建立以图形和有限元网格模型相对应的结构描述，采用删除低应力区域结构的自适应方式，实现结构的拓扑变化和几何模型生成，所提方法具有扩展性和应用价值，完成结构形式遍历，为结构优化设计作有益的尝试。     

多工况及动态连续体结构拓扑优化中的工程约束技术

在对经典算例研究的基础上,引入一种工程约束技术来改善多工况和动态连续体结构拓扑优化结果的合理性,该方法是在半径过滤法的基础上增加工程约束条件. 数值结果表明,利用工程约束控制技术能很好地解决拓扑优化中结果的合理性及可设计性问题,拓扑优化下的结构材料分布具有明显的一致性特征.      

悬臂式排桩支护结构的Matlab优化设计

运用Matlab优化算法及其工具箱,针对太原市工商局办公楼基坑工程采用排桩支护这一基坑常用支护形式,进行了以桩距、桩径、桩身配筋、桩长为优化变量,以工程的主要材耗最低为目标函数,以满足支护功能要求的桩身强度、桩顶侧移以及设计变量取值界限为约束条件的优化设计,并给出利用Matlab fgoalattain求解器进行基坑优化设计的步骤.     

均匀设计在结构优化中的应用初探

在有约束的结构优化设计问题中引进均匀设计方法,并对其进行一定的改进,提出了余表的构想,同时用均匀设计的思想优化体积约束条件下受均布横向荷载作用的变厚度方板的刚度问题.结果表明,与同条件下的均厚度板相比,受均布横向荷载作用的四边简支方板最大挠度值降低了44.66%,四边固支方板最大挠度值降低了75.63%.因此均匀设计的思想可用于结构优化设计.     

三峡工程泄水建筑物水力优化设计

三峡大坝在运行期和施工导流期要求的泄水能力分别达10万m3/s和7万m3/s,大坝设有永久泄水深孔23个、表孔22个、导流底孔22个.大坝采用深孔、表孔、导流底孔3层孔口相间布置方式,缩短了溢流前缘长度,解决了枢纽泄洪难题.深孔的主要作用是宣泄千年一遇以下洪水,同时还担负着三期导流及围堰发电期间渡汛泄水任务.深孔具有数量多、尺寸大、水头高、水位变幅大、运用时间长和操作频繁等特点,其进口堰顶上游坝面及侧面采用1/4椭圆曲线,堰面下游接1∶0.7的斜坡段后再接R=30 m的反弧段.通过布置方案的论证和试验研究,深孔选用短有压管接明渠泄槽跌坎布置方案,底孔选用长有压管布置方案.     

论工程建设项目的优化设计与投资控制

通过优化设计来有效控制投资,目前尚未得到广泛重视,从目前的投资控制来看,通过限额设计,合理的确定和有效控制工程预算投资,使设计概算超投资估算的现象得到了基本控制.     

桁架结构优化设计专家系统的研究

提出了含有逻辑变量的桁架结构优化的数学模型,该模型包含有桁架类型这一逻辑变量,把结构优化分成两步来求解.通过对不同结构类型的桁架进行优化设计,初步完成了对桁架结构优化设计的知识采集,总结出了一系列构建桁架结构优化专家系统知识库的规则.桁架结构优化设计专家系统中的知识通过产生式规则来表示,建立了基于规则的多叉树,用于实现对桁架结构类型的选择.利用产生式专家系统语言CLIPS实现了桁架结构优化决策树的推理及运行.     

爆炸荷载作用下建筑结构连续倒塌分析与防连续倒塌设计研究进展

连续倒塌是结构局部某个关键构件的破坏导致相邻构件失效继而引发更多构件破坏,最终导致结构整体倒塌或者产生与初始触因很不相称的大面积倒塌的连锁反应.爆炸荷载作为一种非常规荷载,具有传播迅速、峰值大、作用时间短等特点,是造成建筑结构连续倒塌的主要原因之一.本文在建筑结构连续倒塌已有研究的基础上,提出了结构连续倒塌分析的分类方法;并进一步根据结构连续倒塌分析的目的,将结构连续倒塌分析方法分为结构抗连续倒塌性能评价方法和结构连续倒塌全过程分析方法.通过文献综述,详细介绍了结构抗爆炸连续倒塌性能评价方法和结构抗爆炸连续倒塌全过程分析的最新研究进展;给出了建筑结构防爆炸连续倒塌的概念设计方法和构造措施,提出了建筑结构防爆炸连续倒塌设计的步骤和方法.     

自适应改进遗传算法在土木工程优化设计中的应用

为了改进基本遗传算法的早熟收敛、随机漫游,验证改进后的算法在七木工程中的应用效果,提出4点改进措施,形成自适应遗传算法。利用混沌序列的“遍历性、随机性、规律性”的特点生成初始种群：引入适应度的指数尺度变换;提出自适应的交叉、变异概率公式：幅度系数调节交叉率、变异率。改进后的优化结果与基本遗传算法进行了对比,在进化时间、收敛精度上得到提高。通过土木工程中桁架结构非对称受荷的数值算例,证明白适应改进遗传算法是现实可行的。     

面向中级轿车的低成本螺纹剪切吸能结构优化设计

为确定适合中级轿车的低成本螺纹剪切吸能结构的最优结构参数,对与总重量为2 500 kg轿车匹配的低成本螺纹剪切吸能装置的设计参数进行了优化.利用正交试验方法,基于eta/VPG及LS-DYNA3D软件平台,对其建立模型并进行有限元分析.研究结果表明,螺纹的剪切宽度、剪切高度对最优结果非常敏感,螺纹的剪切力随着螺纹剪切宽度的增大而增大,且螺纹的截面宽度每增加0.1 mm,平均减加速度就增加约50 m/s2;螺纹剪切的位置与螺纹被剪切的金属屑的形成有直接的关系.     

结构概率优化设计方法的探讨

简要论述了结构功能失效的原因，讨论了失效后果的估计和结构的抗力分析问题，给出了一种考虑时间因素的失效概率计算方法；在此基础上建议了以失效概率（或可靠指标）作为约束条件、以结构费用函数作为目标的结构优化设计模型．可为工程结构设计方法的进一步完善提供一定的参考．     

Research and development of seismic base isolation technique for civil engineering structures

Base isolation is one of the most promising alternatives among the structure control methods. In recent decades, base isolation has been seriously considered for civil structures, such as buildings and bridges, subjected to ground motion. The research achievements and development of seismic base isolation technique for civil structures in Huazhong University of Science and Technology (HUST) are introduced. The achievements include project applications, experimental research results and theoretical innovation.