大型临时看台桁架结构优化计算与稳定性分析

针对大型临时看台桁架结构智能设计中的优化过程进行研究,根据人体跳跃荷载试验数据统计计算的竖向动力放大系数,利用ABAQUS分析比较了大型临时看台桁架结构杆件的不同布置对结构整体强度和刚度的影响,研究了斜杆布置对大型临时看台结构安全性能的影响;提出了大型临时空间桁架结构斜杆布置的安全性原则,大大提高了斜杆利用效率;通过临时结构非线性屈曲分析发现,初始缺陷对大型临时看台承载力劣化呈近似线性特征,当缺陷幅值为26mm时,极限承载力下降30.3%。本文研究结果对大型临时结构全自动设计和快速施工有一定的理论和实际意义。

基于改进遗传算法桁架结构优化设计

探讨了遗传算法在离散变量结构优化设计中应用。在优化设计模型中采用凝聚函数处理约束条件,引入小生境(niche)技术、改进交叉方法以及采用竞争最优保留策略来改善遗传算法性能。最后通过算例验证了本文方法的可行性和有效性。

改进的粒子群算法在桁架结构优化设计中的应用

应用改进的粒子群算法进行桁架结构优化设计。首先,在确定初始种群时用随机方向法产生一组适应环境值较高的初始种群,使算法快速收敛于全局最优解,降低了算法的时间复杂度;其次,将模糊推理应用于算法的参数动态调整中,提高种群的适应搜索空间环境的能力;最后,将改进的粒子群算法应用于桁架结构优化设计中.算例表明,改进后算法的搜索性能得到了一定改善,为其应用于大型复杂的工程结构优化设计提供了借鉴.

基于模糊动态罚函数遗传算法的桁架结构拓扑优化

针对罚函数遗传算法中惩罚系数难以确定的问题,建立了基于模糊数学的动态惩罚系数推理系统。首先根据惩罚系数对选择压力的影响,确定了惩罚系数的调整原则,定义了违反约束个体的比例和违反程度的表达式,并设计了一种惩罚系数的Mamdani型模糊控制器。这种模糊控制器可以根据每代群体中违反约束个体的比例和违反程度自动确定惩罚系数。最后,将此系统应用到改进遗传算法中,应用桁架拓扑优化的经典数值算例验证了算法的可行性。

基于拟满应力遗传算法的桁架结构形状优化设计

以拟满应力法和改进遗传算法为基础,提出了一种可以解决具有连续变量和离散变量的桁架结构形状优化问题的拟满应力遗传算法。该算法既充分利用了遗传算法全局寻优能力强的特点,也发挥了力学准则法局部寻优长处,具有很高的搜索效率。用拟满应力遗传算法解决15杆桁架结构形状优化问题的结果表明,这是一种解决具有连续、离散混合变量的桁架结构优化设计问题的很有效方法。

二维桁架结构拓扑优化的特征线提取方法及算例分析

针对二维桁架结构拓扑优化结果面向工程制造的问题,提出了一种桁架拓扑优化结果的特征线(桁架杆件轴线)提取方法。基于渐进结构优化方法(ESO)对连续体结构进行拓扑优化,获得桁架结构的拓扑结构。根据桁架拓扑优化结果提取各拓扑区域的中心点坐标,基于桁架杆件的直线特征对拓扑区域进行区域划分,而后建立各拓扑区域的特征线数学模型。结合各特征线数学模型确定桁架杆件的节点,并引入节点合并的半径区域,建立了桁架各杆件连接节点位置的二次优化数学模型。最终,根据最优的节点位置得到了面向制造的桁架拓扑优化结果-特征线。采用3个经典算例,验证了该桁架拓扑优化结果特征线提取方法的有效性,为后续桁架结构的杆件截面优化提供了基础。

一种启发式粒子群优化算法(HPSO)及其在结构优化设计中的应用

在介绍了标准的粒子群优化算法(PSO)及被动群集的粒子群优化算法(PSOPC)的基础上,指出了两者使用"回飞技术"(fly-back mechanism)方法处理约束条件的不足之处,在基于"和谐搜索"算法(harmony search)产生新解的思想基础上,提出了一种新的启发式粒子群优化算法(HPSO),该算法可以明显提高离子群算法的收敛速度和稳定性.应用PSO、PSOPC及所提出的HPSO三种算法分别对两个桁架结构进行了截面优化设计,并对算法的收敛性和稳定性进行了分析.结果表明,本文提出的启发式粒子群优化算法(HPSO)可以有效地搜索到最优解,并且比PSO和PSOPC两种算法拥有更高的收敛速度和稳定性,尤其在迭代计算的初期,收敛效果非常明显.

起重机桁架结构的优化布局

利用动态规划的优化方法对起重机桁架结构进行了优化布局，有效地减轻了结构重量．这个方法还可以用于其他桁架结构的优化布局设计．

用杆件截面递增迭代法对位移约束桁架进行优化设计

采用杆件截面递增迭代法,对具有位移约束的桁架进行优化设计.在迭代公式中,杆件截面增量的权重采用杆件各自的应变比能,保证了迭代收敛的稳定性.为提高优化设计的收敛速度,提出一种迭代加速因子,它既保证了优化设计解的精度又提高了收敛速度.通过对三杆平面桁架、n节间平面桁架进行优化设计研究,验证了该方法的有效性,为大型结构优化设计奠定了基础.

浅谈桁架门式起重机结构优化设计

桁架门式起重机是一种常见的运输设备,其优势是自重较轻,制造材料简单节约,造价低廉、受到的风阻较小等。但是其结构却较为复杂,制造工艺有时不能够满足其实际的应用。文章论述了利用优化理论对桁架门式起重机结构进行设计的思路与方法。

基于螺旋运动的智能优化算法研究

螺旋结构是自然界中经常出现的一种结构,螺旋结构因其特殊的运动轨迹、天然的收敛性而受到智能优化算法研究人员的关注。在螺旋动态优化算法(SDA)的基础上,提出一种基于组合螺旋和FDB选择策略的改进螺旋算法(MSPO),克服SDA的弊端,大大减小了时间复杂度、简化运算过程,提高了普适性和收敛精度。最后在八个具有代表性的基准函数上进行实验,实验结果表明,MSPO在收敛精度、收敛速度及鲁棒性上都表现出了更好的性能。同时将其运用在10杆和25杆的连续性桁架结构尺寸优化上,仿真实验表明,MSPO能很好地解决这类结构优化问题。

基于改进双向渐进结构优化法的桁架结构拓扑优化

为了将双向渐进结构优化法应用于桁架结构优化设计中,结合能量原理和满应力设计准则,推导了以结构最小应变能为目标函数的优化计算公式,提出了可以应用于桁架结构优化的桁架-双向渐进结构优化(T-BESO)法。T-BESO法以杆件截面面积为设计变量,以结构应变能为目标函数,以应力约束和满应力设计准则为约束条件。在T-BESO法中,将BESO法表示单元密度的二元离散设计变量修改为表示截面面积的连续设计变量,这使得可以同时对桁架结构进行拓扑优化和尺寸优化;采用能量原理和满应力设计准则简化了桁架结构的灵敏度推导;相比BESO法每次迭代一般只能优化2%的设计变量,T-BESO法可以同时优化所有设计变量;T-BESO法不需要设置体积约束,可以克服传统BESO法由于体积系数设置不合理而导致程序不收敛的缺点。数值算例的优化结果表明,当采用合理的基结构时,T-BESO法的计算结果与解析解的误差在1%以内,这表明了T-BESO法的有效性。

混合变量桁架结构的拟分层遗传算法优化设计

混合变量桁架结构形状优化中采用并行计算思想,在单台计算机上实现了一种类似分层遗传算法的拟分层遗传算法。该算法能够产生更加平等的竞争机会,提供更多的优良个体,提高了种群多样性,同时不用人为的控制信息交换,再加上多层分级控制,一定程度上避免了标准遗传算法容易出现的"早熟"现象,加快了收敛速度,具有很高的搜索效率。用拟分层遗传算法解决25空间杆桁架结构形状优化问题的结果表明,这是一种解决具有连续、离散混合变量的桁架结构优化设计问题的很有效方法。

全局收敛移动渐近线法子问题的求解与数值验证

对全局收敛移动渐近线法构造的子问题进行了深入研究。基于子问题的凸性、可分性和保守性,应用Lagrange对偶方法求解子问题,给出了对偶问题的具体构造步骤。应用最优性条件将含不等式约束的原始非线性规划问题简化为只包含Lagrange乘子的非负约束优化问题。采用序列无约束极小化方法将对偶问题转变为无约束优化问题,并通过共轭梯度法求解。最后,通过桁架结构优化问题验证了算法的可行性,与其他算法相比可减少计算时间,提高收敛速度。

基于自适应惩罚策略的MOEA/D算法设计及应用

基于分解的多目标进化算法(Multiobjective evolutionary algorithm based on decomposition, MOEA/D)将一个多目标优化问题(multiobjective optimization problem, MOP)分解成一系列的单目标优化子问题,然后利用相互协作的进化方式优化这些子问题. MOEA/D利用独特的分解机制促进种群逼近Pareto最优前端(Pareto optimal front, POF),同时利用均匀分布的权重向量维护种群的多样性,在解决MOPs时具有较大的优势.但是,在实际工程中,大多数MOPs的POF具有复杂的特性.比如说POF可能具有长尾和顶点,这极大地降低了MOEA/D算法的性能.基于惩罚的边界交集法(penalty-based boundary intersection, PBI)是MOEA/D常用的分解方法之一.在PBI法中,惩罚因子起着平衡算法收敛性和多样性的关键作用.本文提出了一种自适应惩罚策略(adaptive penalty strategy, APS),能够在进化过程中自适应调整每个权重向量对应的惩罚因子值,有效地增强了近似Pareto前端的多样性.最后,利用六个具有复杂POF的基准MOPs和空间桁架结构多目标优化实验验证了所提MOEA/D-APS算法的有效性.

6.25m捣固型焦炉装煤设备设计及捣固荷载试验

捣固装煤车是捣固炼焦工艺中的一类重要设备,其作用是将落入煤槽内的煤粉,在捣固锤的夯击下加工成为密实的煤饼,显著提升煤的结焦性,提高焦炭质量。对于焦化厂来说,进行捣固装煤设备的优化设计是提高经济效益的有效举措。本文首先概述捣固装煤车的技术要求和结构设计,随后通过开展捣固荷载试验,分析煤槽侧壁的压力特点,并基于试验结果分别从煤槽侧壁与支撑桁架两方面,给出结构设计优化的可行性建议,为改进捣固装煤设备结构和提高炼焦质量提供帮助。