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门式刚架中的梁、柱截面尺寸和钢板厚度的优化问题,属于部分或全部设计变量只能取限定离散值或整数值的情况,在这些优化问题中需要使用离散变量优化算法。离散复合形算法是一种直接求解离散变量约束优化设计问题的优化算法,它不需要求目标函数的导数,对目标和约束函数的性态没有特殊要求,适用范围广。离散变量组合型算法是在离散复合形算法的基础上加入一些辅助功能,提高算法的计算效率,增加求得离散最优解的可靠性。
本文针对门式刚架优化设计问题,通过建立梁、柱截面尺寸优化模型,考虑构造约束函数和性能约束函数的适当确定,采用塑性方法计算门式刚架的内力,应用离散变量组合型优化算法,实现了门式刚架塑性设计的优化。在确定约束函数时根据有关规范规程建立门式刚架的强度、刚度、稳定性和变形等性能约束。在采用离散变量组合型算法进行优化时,结合结构优化的理论,解决了初始离散复合形的产生、离散一维搜索、约束条件的处理、重新启动技术、终止准则等算法实现过程中遇到的问题。在主程序中加入了算法的二个辅助功能:组合型最终反射技术和离散复合形的重构。根据本文提出的算法,采用Fortran语言编制了相应的优化程序。实例表明,在门式刚架的塑性优化中有效应用离散组合型算法,可以使用钢量大幅度下降。