基于结构可靠指标的结构优化研究

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工程结构优化设计当中,传统的设计方法主要是依赖设计师的经验进行初步设计方案的拟定,然后再通过设计人员繁琐的结构计算,验算结构的强度、稳定性等指标,若满足要求则设计方案可行,若不满足要求,则再次拟定截面大小,经反复进行计算后得到较为合理的方案。传统的结构设计在进行方案确定时并没有考虑方案经济方面的合理性。由于不同设计师的主观思想,在进行同一结构设计时会有不同的设计方案,这也就造成方案可行但不是最优结果现象的出现。随着计算机和有限元的发展,工程结构优化问题得到许多研究者的重视,研究人员将一些复杂繁琐的影响因素通过计算考虑到结构设计当中,初步解决了结构优化问题。随后研究人员利用数学规划法将结构优化问题的优化目标和约束条件用数学表达式表达出来,这样计算机便可以直接进行结构优化计算,使结构设计质量得到很大提升。本文总结了相关的结构可靠指标计算方法;本文提出一种改进粒子群智能算法,将结构可靠指标作为优化约束条件之一,将其应用到结构优化设计当中,以期能在工程结构设计领域中得到应用。本文主要研究内容如下:(1)根据粒子群算法易陷入局部最优解的特点,改进粒子群算法速度公式中学习因子c1,c2,使粒子在寻优过程中跳出局部最优解。(2)根据粒子群算法中惯性权重取值影响粒子群算法收敛速度的特点,对粒子群惯性权重进行改进,提出一种带有自适应机制惯性权重概念,对粒子更新速度公式进行改进,使粒子较快收敛于全局最优解。(3)结合(1)(2)思想提出一种改进粒子群算法,并用实例证明其可行性;(4)通过相关计算实例分析,将结构可靠指标作为优化约束条件,得出基于结构可靠指标的优化的改进粒子群算法对结构优化起到一定作用。
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