遗传算法在变截面门式刚架钢结构稳定优化设计中的应用

来源 :同济大学土木工程学院 同济大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaohengjun
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在进行门式刚架钢结构设计时,应在确保结构安全的前提下,使结构的用钢量最省、造价最低。因此,选择合理的截面尺寸成为门式刚架钢结构稳定优化设计的重要方面。本文利用遗传算法来确定门式刚架变截面尺寸,使其在满足强度、刚度、稳定性等要求的前提下,结构重量最小。 遗传算法是本文进行门式刚架稳定优化的重要手段,是模拟遗传选择和自然优选机理的生物进化过程的计算方法。基于Matlab语言,本文通过实数编码产生初始种群,构造了相应于实际优化问题的适应度函数,采用标准化几何分布的排序选择算子、算术交叉算子、非均匀变异算子等,以最大迭代次数作为运算终止的条件,来完成整个运算过程,并通过有约束函数的优化对编制的遗传算法程序进行了验证。针对遗传算法存在的缺陷,利用改进的自适应技术和小生境技术对其进行改进,并通过有约束函数的优化对编制的改进后的遗传算法的程序进行了验证。建立了门式刚架结构及其楔形单元的力学计算模型,采用等效刚度法计算门式刚架结构的内力。针对门式刚架钢结构稳定优化的目标,确定了设计变量、建立了目标函数、根据门式刚架轻型房屋钢结构技术规程引入了约束条件。先对压弯构件进行了稳定优化设计,再对单跨双坡变截面门式刚架钢结构进行了稳定优化设计,结果表明了遗传算法优化的可行性和有效性。
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