文档介绍：遗传算法在门式刚架优化设计中的应用哈尔滨工程大学学硕士学位论文硕士研究生指导教师学科、专业学位论文主审人徐试秋周健生副教授结构工程陈卫东教授年分类号密纽编号
要摘觥!!觥鰅————●誓—■—■■‘■■——■●—■一遗传算法是近年来在计算机科学领域和优化领域中受到广泛关注的一种拟生物进化理论的仿生学算法。在广泛阅读文献和调研的基础上,本文对遗传算法及其在结构优化设计应用中的相关内容进行了分析和综合,对结构优化设计的基本概念、主要特点进行了介绍,对遗传算法应用于结构优化设计时的数学建模、约束条件处理、初始种群的产生及其遗传算法控制参数的选择等几个关键因素作了概要的分析与研究。在轻型房屋钢结构体系中,门式刚架具有旌工快、造价低、扩建灵活、维护费用低和单一供货责任等优点,其用途十分广泛,在工业建筑市场上占主导地位。但是不合理的建筑尺寸往往会导致结构用钢量的增加。本文系统地分析研究了门式刚架钢结构的特点,提出有效的设计变量、目标函数降低结构重量、充分发挥材料性能为目标⒏莘治鼋峁峁┝撕侠砩杓的建议。本文运用遗传算法对变截面门式刚架结构进行优化设计。在进行遗传算法时,采用两种编码方式坪透〉闶,并且分别按照相应于两种编码方式的遗传算子≡瘛⒔徊妗⒈湟焖阕。结果表明,在满足规范的各种约束条件下,优化设计可以降低用钢量,效果明显,有很好的工程实用意义,可以在类似的结构中推广应用。关键词:门式刚架;优化设计;遗传算法哈尔滨工程大学硕七学位论文
綽跚/■—■宣■——鼍■!!觥瘛!!!龌蔵■觥猧鰅宣宣鰅—‘觥觥猧觥駃!甠甒,甋..:哈尔滨工稃大学硕士学位论文琧辱..,;甇甌,,;
期:伽晗υ掠哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下,由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献等的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者┳:日
第滦髀优化方法、结构优化设计的发展现状形法、共轭方向法、罚函数法鞯鹊靡圆⒃诠ひ瞪⒐こ躺杓啤⒕优化理论和方法的起源可以追溯到微积分诞生的年代。然而,直到二十世纪三、四十年代,由于军事、航天等方面的迫切需要,才使它的到了蓬勃的发展。后来,随着电子计算机的问世和计算机硬件的迅猛发展,使得进行优化计算的费用大幅下降,于是基于迭代原理的各种数值优化方法,如单纯等领域的得到了广泛的应用。目前常见的优化方法主要可以分为两大类:一类是非直接法,即在求极值的过程中,既要计算目标函数值,又要计算函数的导数值,也就是说,要依赖目标函数的解析性质来确定极值的搜索方向;另一类是直接法,即只需要计算目标函数值,并根据函数值的变化进行试探性的搜索,确定搜索方向,这类方法包括单纯形法、模式搜索法等U饫方法对于目标函数不能写出关于设计变量的明显解析式或目标函数过于复杂的一些问题有重要意义。结构优化设计自马克斯威尔和米歇关于最小体积构架结构设计问题的论文出现至今己有一百多年的历史:从用数学规划来解决结构优化计算算起距今也有多年的历史;特别是在过去的三、四十年内,结构优化设计在理论、算法和应用方面都取得了长足的发展。据不完全统计,截至到九十年代初,已发表的综述有余篇,专著啾荆泄赜化论文超过篇。应用优化的领域涉及到航空航天、机械、土木、桥梁、汽车、铁路、轻工纺织、能源工业以及军事工业等诸多方面。数学工作者所做的大量工作是发展算法,以及关于算法的效率、稳定性、收敛性的讨论。所查文献中的算例验证以及某些应用实例都是从数学解出发去寻找适合模型的工程问题,有人称之为“解寻求模型”的方式。对于工程设计者而言,数学优化仅是从结构问题到最优化设计过程中的一个工具,因此工程优化应从现实中的实际问题开始,寻找能实际应用的最优设计,是一种“问题寻求设计”的方式。同时工程设计者关心的是安全、可靠、经济和美观,哈尔滨工程大学硕七学位论文
搜索的满意解往往未必是最优解;而数学工作者的兴趣主要在于寻求问题的精确最优解。,,且缺乏具体的系统方法及统一的简化尺度,因此只有加深对优化原理和优化方法的理解,通过实践逐渐积累经验,才能掌握有关辨识问题、模型抽象、。设计的过程中不但要对结构进行细致的分析,建立合理、有效、适合于求解的数学模型,还要应用优化方法进行求解并对优化的结果进行合理的评价与修正。因此优化建模的过程需要将力学、结构、数学和计算机学等知识进行综合运用。结