弹性结构的遗传算法优化设计

弹性结构的遗传算法优化设计

摘要:在本文中,我们将承受约束的相对层间位移的特性框架结构作为超静定结构,研究了优化重力设计(OWD)问题,以通过保留改进遗传算法(iGA)基础上的约束条件而直接对其求解。我们讨论了传统优化准则和本文提出的方法的效率。

关键词:框架结构遗传算法地震荷载

一般而言,框架结构的优化设计是将结构分析与优化方法相结合的设计方法。而迭代搜索方法用来作为其搜索技术。但是这种方法有很多的设计变量,这就增加了计算量,从而增加了分析时间。多构件框架结构分析的亚优化方法是解决上述问题的方法之一。另一方面,1996年提出了改进方法,针对钢结构侧重于横向移动使用了单位负载的方法。这里由单位荷载法得到的位移参与系数的概念,应有别于敏感性分析。遗传算法(GA),它使用的随机方法,使其成为一个引人注目的有效的新工具来解决这些类型的问题。

在本文中,我们制定了一个最佳重量设计(OWD)问题的一个30层框架结构,这是一个完全强调设计,但变形的约束在允许应力范围内的超静定结构,并能获得通用的解决办法,通过改进遗传算法解决这个问题。结果决定的数量(设计)变数不增加是最佳方案。这是我们通过讨论几个传统最优标准的效率所得出的方法。

优化评价

通过对每个单元边缘应力的分析我们得到了每一个单元的设计变量,然后进行整体结构的优化,相对位移的约束(θ≤0.005)。

经过比较,初步设计的30层框架结构通过应用变量函数(无约束序列的最小化技术)的方法,从算法的计算中,我们看到了荷载提高了24[t](6.8％)。

大小单元主体的初始状态是x1～90=55(W(A1～90)=352.551[t])。

此外,我们对每一个单元做了限制相对位移的操作获得了设计变量(θ≤0.008)。它们的荷载提高了129[t](36.7％)。

我们推断,正是由于这一事实,即算法包含有关不可行的遗传因子应该尽可能在接近可行的区域进行计算。

在这之后的试验,我们得到每一列角度相对位移图的情况。我们可以看到,柱和梁的限制(θ≤0.0005,θ≤0.008)。当层相对角位移是θ≤0.008,我们得到的最小重量W1～90=222.924[t],并且是所有组合单元中最轻的。

这是基于设计变量的标准组合和设计变量的特殊组合。显然,规模的设计变量,利用这个时间是特别有效的简化计算过程,构件结构的优化,如截面的H型钢梁。

结语

显然,这次扩大了设计变量对于结构的优化是有效的简化计算过程,比如H型截面的钢梁。当遗传因子中未处于合适区域,它还将包括有关不可行区域遗传因子中的评价函数,以提高其搜索效率。当相对层角位移0.008时,我们得到的最小重量W(A1～90)=222.924[t]。