基于离散变量的大跨度钢桁架网壳优化设计

以大型通用有限元软件ANSYS为运行环境,以杆件截面为设计变量,以工程造价为目标函数,采用基于离散变量的满应力法中的应力比法对大跨度空间网架结构进行截面优化设计。同时考虑网架结构的强度、刚度、稳定性、杆件截面尺寸等约束条件。采用FORTRAN语言编制网架优化程序与ANSYS接口。以某煤炭工业厂房的大跨度空间筒壳结构为工程实例,对其进行优化设计,取得了较明显的效果。     

基于混合惩罚函数法的型钢混凝土框架柱优化设计

基于型钢混凝土结构构件的粘结滑移理论和受力性能研究,提出了型钢混凝土框架结构柱单目标离散型变量优化设计方法。设计变量取结构构件几何尺寸、截面尺寸、材料强度和型钢截面尺寸,目标函数取构件的造价,约束条件为型钢混凝土组合结构基于粘结滑移理论的设计计算理论以及现行设计规范中所规定的合理的设计基本要求、计算要点和构造措施。为型钢混凝土框架结构的优化设计提供了实用方法与途径,亦可为其他型钢混凝土结构的优化设计提供参考。     

索承网壳结构截面和预应力的优化设计研究

探讨了以预应力和截面尺寸为设计变量的索承网壳结构截面面积与索力同时优化的设计问题。建立了该结构优化设计的数学模型,采用分层优化算法进行求解。第一层以预应力为设计变量,采用基于连续变量的复形法求解;第二层以截面面积为设计变量,采用改进的离散变量两级优化方法求解。算例表明,方法具有较好的计算效率和收敛性,可供索拱结构、张弦梁结构等空间杂交索结构体系的优化设计借鉴。     

基于混合变量的预张力结构优化设计研究

探讨了以预张力和截面尺寸为设计变量的预张力结构优化设计问题.建立了预张力结构优化设计的数学模型,提出了基于混合变量的预张力结构优化设计的两级算法.第一级优化以预张力作为设计变量,采用基于连续变量的数学规划法进行搜索,第二级优化在固定预张力状态下,在构件截面尺寸变量级采用离散变量优化设计方法求解.从文中算例可看出,该方法具有较好的计算效率和收敛性.     

某体育馆双层柱面网壳结构的优化设计

系统介绍了某体育馆双层柱面网壳结构的优化设计。通过APDL语言在ANSYS环境中利用满应力方法实现不同工况下杆件截面的离散变量优化,并分析截面优化的稳定性、收敛性与可靠性。利用遗传算法在MATLAB环境中实现网格类型、网格数、厚度、矢高的正整数变量优化。联合利用上述方法编制相关程序,实现了结构的多变量的综合优化,取得了较理想的优化效果。该种方法对空间网格结构优化设计具有通用性。     

空间网格结构的多参数优化设计

空间网格结构优化的设计参数很多,如结构高度、网格数、构件截面尺寸等.这些参数的量级或量纲不同,优化比较困难.运用改进的遗传算法进行空间网格结构的形状和截面优化,考虑了结构变形、压杆稳定、长细比等约束条件.采用拉格朗日乘子法对约束条件和优化函数进行处理.得到用于分析的无约束函数,提高遗传算法的运行效率.使用MATLAB遗传算法工具箱提供的函数编制了包含连续、不连续实数变量和整数变量的混合变量编码的结构优化程序.箅例分析表明,程序可靠.算法收敛较快.     

有支撑钢框架离散型拓扑优化设计

为了研究离散型拓扑优化理论在实际工程中的应用,在遗传算法和渐进结构优化算法的基础上对有支撑钢框架的离散型拓扑优化设计进行了分析.通过引入拓扑变量并修改无效杆件的弹性模量,提出了一个能适用于桁架结构、刚架结构和桁架刚架混合结构的离散型拓扑优化问题统一数学列式.该统一数学列式能解决桁架拓扑优化问题中以截面面积作为设计变量而...     

基于离散变量的网壳结构截面优化设计

以杆件横截面积及工程中常用的两种球节点体积为设计变量 ,以工程造价为目标函数 ,采用基于离散变量的两级优化方法对空间网壳结构进行了截面优化设计 ;编制了SIOP网壳结构截面优化设计程序 ,解决了与Algor(SAP93)程序的接口问题。为提高精度 ,在优化设计过程中采用了 0阶修正。最后通过两个算例 ,与满应力优化设计结果进行了比较 ,验证了该方法与程序的可行性和有效性     

基于离散变量的桁架结构截面优化及软件实现

以杆件横截面为设计变量,以结构重量为目标函数,采用基于离散变量的序列两级优化方法对桁架结构进行优化设计;在优化设计过程中采用了0阶修正,并且利用PCL语言在有限元软件MSC．NASTRAN和MSC．PATRAN上开发出了解决含应力约束和位移约束的桁架结构离散截面优化问题的程序。     

离散变量结构优化设计的现状与发展及展望

指出了离散变量结构优化设计的特点和难点,介绍了离散变量结构优化设计的研究现状并对离散变量优化设计方法做出分类,阐述了近年来离散变量结构优化设计方法的新进展,并根据离散变量结构优化设计问题的特征对其发展及研究方向做出展望。     

Topology optimization method of lattice structures based on a genetic algorithm

A two-stage topology optimization method of lattice structures based on a genetic algorithm is proposed. The first stage is the form-finding analysis of lattice structures, and the optimal initial shape was achieved with the numerical inverse hanging method. The second stage is the topology optimization of single-layer lattice structures, which can be realized by changing the mesh size and the tube configurations to minimize the total weight of steel tubes subject to the design requirements. The mesh configuration optimization is realized through the adjustment of the nodal horizontal co-ordinates and the removal of tubes with lower stress. The maximum displacement of the structure, the maximum stress of the circular steel tubes, and the nonlinear buckling load are the state variables, and a genetic algorithm (GA) is the optimization algorithm. Different stress-limiting values used to delete the tubes were discussed. The numerical examples show that the two-stage topology optimization method for lattice structures proposed in this paper is correct and efficient. Furthermore, the forms of the optimized structure are rich, and the structure is lightweight and efficient.     

索承网壳结构的截面优化

根据索承网壳结构静力、稳定性分析特点,从适合索承网壳结构工程应用的角度出发,在考虑结构几何非线性基础上,提出用改进的离散变量两级优化方法来研究选定索力情况下的截面优化问题。该方法适用于同时具有应力约束、稳定性约束和位移约束的离散变量结构优化问题的计算。最后通过算例,验证该方法的正确性和有效性。     

基于改进型蚁群算法的结构优化设计

结构优化设计中通常含有离散设计变量,本文探讨了如何将改进型蚁群算法应用于含离散设计变量的结构优化问题。以十杆桁架结构离散设计变量优化问题为例进行仿真,仿真结果表明蚁群算法能比较有效地解决含离散设计变量的优化问题。     

考虑结构整体稳定性的单层网壳优化设计

提出了把近似满应力设计方法、弧长法和相对差商法结合起来的改进的离散变量两级优化方法,给出了同时考虑应力约束、位移约束和结构整体稳定性约束的优化算法。在考虑几何非线性的基础上,研究了单层网壳结构以结构质量最轻为目标函数的优化问题,编制了相应的计算程序,并通过算例进行了分析验证。     

一种应用于预应力钢结构的混合优化设计算法

提出了一种综合运用数学规划法、满应力准则法和遗传算法的混合优化设计算法,解决预应力钢结构优化设计中两类变量、三个方面的优化设计问题,分别为连续变量、非连续变量和形状优化、截面优化、预应力优化。通过算法原理分析和算例计算,表明该优化算法有一定的应用价值。