基于体系可靠性的随机桁架结构优化设计

建立了具有位移和体系可靠性约束的随机桁架结构优化设计数学模型,利用基于随机因子的有限元法对结构进行了可靠性分析.由于优化中处理结构体系可靠性约束较困难,提出了一种通过可靠度分配和再分配的方法,将给定体系失效概率依据结构敏度信息分解成为各杆件单元失效概率之和,解决了基于体系可靠性优化中关于可靠性求解的难点.

基于蚁群算法的输电塔结构局部优化设计

提出了一种可同时求解结构截面、拓扑、形状和布局优化问题的基于蚁群算法的输电塔结构局部优化设计方法。在统一所有优化变量的基础上,将4类不同层次的优化问题统一为适用于蚁群算法求解的标准化旅行商问题,再采用MATLAB系统平台实现输电塔结构的优化设计和程序化,并以某实际工程为算例对局部优化方法进行验证。结果表明:提出的方法不仅可以简单高效地求解输电塔结构塔身局部的截面、拓扑、形状和布局优化问题,而且具有非常好的实用性和通用性,有望应用于完整的输电塔结构优化设计中。

桁架结构动力特性可靠性优化设计

对结构物理参数和几何尺寸同时具有随机性的桁架结构动力特性进行了分析 ,构建了以杆截面积为设计变量 ,结构重量极小化为目标函数 ,满足基频和频率禁区可靠性约束的结构动力优化设计数学模型 ,并对其中关切频率的估定、两种频率约束的统一表示等予以讨论 ,利用复合形法求解 .最后给出了两个算例 .

桁架结构非概率可靠性拓扑优化

考虑非概率可靠性的拓扑优化对于非确定参数和荷载条件下结构的概念设计具有重要意义,有关研究国内外少见报道。本文利用凸模型理论,考虑优化迭代过程的需要,提出改进的非概率可靠性指标的定义,并针对桁架结构拓扑优化设计问题建立了以杆件截面积为设计变量、结构重量极小化为目标、具有非概率可靠性指标约束的广义尺寸优化数学模型。本文指出,考虑桁架结构参数的不确定性的条件下所得到的最优杆件布局与确定性优化所得到的结果可能有显著不同。对文中提出的数学模型,采用数学规划算法求解,数值算例结果令人满意。本文工作表明了桁架结构非概率可靠性拓扑优化设计的可行性和所提出算法的有效性。

多工况下具有体系可靠性约束的桁架结构拓扑优化设计

建立了多工况下具有位移和体系可靠性约束的桁架结构拓扑优化设计数学模型 .针对结构体系可靠性约束处理的困难 ,提出了一种通过可靠性分配和再分配的方法 ,将体系给定失效概率依据敏度信息分解为各杆件失效概率之和 ,并利用可靠性安全系数和结构力学的基本关系 ,将诸位移和应力概率约束等价显示化为设计变量的显示线性常规约束形式 .对于多约束则采用了紧约束处理 ,并用修正的单纯形法进行优化设计 .

桁架结构可靠性优化设计的微分演化算法

针对不确定性往往成为结构设计和可靠性分析的关键因素,并左右设计决策,在结构优化设计中考虑物理参数、几何尺寸和外荷载的不确定性,将其视为随机变数,提出了一种基于微分演化算法的求解不确定性问题的结构可靠性优化设计方法.以节点坐标和杆件截面面积为设计变量,结构重量极小化为目标函数,建立了基于可靠度约束的桁架形状优化数学模型,并对典型桁架进行形状优化,分析了不同可靠度指标和变异系数对优化结果的影响.结果表明:该分析方法能够充分发挥微分演化算法的优势,可以有效地进行基于可靠度的桁架结构形状优化设计.

基于可靠度的塔架结构最优化设计方法

根据有限元理论及最优化理论 ,同时考虑结构受力特点 ,给出了塔架体系在可靠度约束下的最优化设计方法。编制程序对某通讯塔进行风载下的最优化设计 ,得到了较满意的结果。

桁架结构概率-非概率混合可靠性拓扑优化

研究了桁架结构概率-非概率混合可靠性拓扑优化问题。建立了以结构重量为目标函数、混合可靠性指标为约束条件的拓扑优化数学模型,针对强度为随机变量和应力为区间变量、强度为区间变量和应力为随机变量两种情况推导了可靠性指标对设计变量的灵敏度计算公式。实例结果表明:混合可靠性拓扑优化的截面尺寸和结构重量相对于非概率可靠性优化都更大,使得结构除了能够容许载荷存在一定变异程度外,也允许位移和强度存在一定变异程度。

平稳随机激励下随机智能桁架结构振动主动控制中的优化

研究了平稳随机激励下随机智能桁架结构振动主动控制中主动杆的配置位置和闭环控制系统增益的优化问题。考虑结构物理参数、几何尺寸、阻尼同时具有随机性以及作用荷载为平稳随机激励,基于系统最小储存能,构建了具有位移响应均方值、应力响应均方值可靠性约束的主动杆配置和控制增益的优化模型;并对结构平稳随机动力响应的数字特征进行了推导。通过算例,验证了该优化配置模型的合理性和有效性,获得了若干有意义的结论。

工程系统可靠度优化的多阶段决策算子法

本文应用多阶段决策算子法,成功地解决了二种情况下工程系统可靠度优化问题:(1)在工程系统总造价和总损失期望之和给定的情况下,求各子系统的可靠度,使工程系统的总可靠度最大;(2)在给定工程系统总可靠度条件下,求各子系统的可靠度,使工程总造价和总损失期望之和最小.然后把桁架结构看作一个系统,讨论二种情况下基于可靠度最优分布的桁架优化设计.本文方法概念清晰,计算简便,具有很大的应用价值.

海上风电机组格构式浮式基础结构优化及响应分析

面对日益严峻的环境问题,优化浮式基础结构形式成为海上风电降本增效的一大途径。对一种具有双重抗摇摆机制的新型格构式浮式基础进行结构优化,通过格构式塔架不同布置形式的参数化分析,寻找最适合格构式浮式基础的系杆布置形式,同时对优化后格构式浮式基础进行水动力响应分析,验证优化方案可行性。结果表明:在格构式系杆布置方面,斜向系杆与角柱的角度不宜设置较大;减少横杆、增大斜杆截面面积能够更有效地提升结构抗侧刚度和承载能力。优化后的浮式基础受力性能优于原格构式浮式基础,大大提高了格构式浮式基础结构的经济性,同时其各自由度上固有周期均远大于典型波浪周期,具有良好的耐波性。

基于功能度量法的桁架结构非概率可靠性拓扑优化方法研究

在结构优化中,拓扑优化相比于尺寸优化和形状优化,设计空间更加广泛,因而能够取得更大的效益。近年来,结构拓扑优化逐渐成为人们研究的热点和难点。随着科学技术的发展,工程结构越来越复杂,材料本身和外部环境的不确定性影响加剧,因此在拓扑优化中需要考虑不确定性的影响。本文研究了桁架结构的非概率可靠性拓扑优化问题,用区间模型来量化不确定性,并利用参数顶点组合法来完成不确定性的传播分析,利用基于面积比的非概率可靠性指标构建可靠性拓扑优化模型,提出了功能度量法对原可靠性约束进行等价转化,从而克服了收敛性问题。采用移动渐近方法(MMA)对优化问题进行了求解。数值算例表明,本文提出的功能度量法能够很好地适用于桁架结构的非概率可靠性拓扑优化问题。

500kV输电杆塔结构可靠度计算的Matlab实现

500 kV输电杆塔结构是复杂的超静定结构,采用Fortran或C语言计算其可靠度编程难度大,效率低。基于Matlab语言语法简单、数值计算功能强大的特点,编制了500 kV输电杆塔结构构件的可靠度计算程序,并计算了可靠度和失效概率。此程序基于Matlab优化工具箱和最优化原理的蒙特卡罗法,计算效率高,易于掌握。

桁架结构可靠度优化设计的多阶段决策算子法

应用多阶段决策算子法，讨论了两种情况下桁架结构基于可靠度最优分配的优化设计：（１）在桁架结构造价给定的情况下，使结构总可靠度最大；（２）在满足结构总可靠度的情况下，使结构造价最低。文中给出了算例。

工程系统可靠度的逻辑分析与优化设计

基于结构逻辑图的理论，提出了以下确界算子和上确界算子分别作为串联与并联系统可靠度的计算模型；形成了复杂工程系统可靠度的逻辑分析方法。在此基础上，应用多阶段决策算子法，成功地求解了工程系统可靠度的优化设计问题；给出了桁架结构优化的数值计算例题。

输电线路杆塔结构及基础系统可靠度的优化分配

输电线路结构系统可靠度在各子系统之间的合理分配,是输电线路结构系统可靠度研究的热点问题之一。根据某±800kV同塔双回路输电线路的工程实例,在对输电线路杆塔结构及基础可靠度进行计算分析的基础上,建立了输电线路杆塔结构、基础的成本与相应结构可靠度之间的函数关系;基于经济指标的约束条件,对输电线路杆塔结构及基础系统可靠度的优化分配进行了计算分析。结果表明,该工程在满足成本的约束条件下,杆塔结构和基础分配的可靠度可分别达到3.7和4.2以上,输电线路杆塔结构及基础系统可靠度可达到3.7以上,满足现行规范《工程结构可靠性设计统一标准》(GB 50153—2008)规定的目标可靠度的要求。

钢桁梁悬索桥参数分析与设计优化

为了使钢桁梁悬索桥在结构受力性能和工程经济数量上达到最佳平衡,以主缆内力、结构动力特性、主塔内力等为指标进行综合分析,以实现结构设计的优化。

基于改进鲸鱼算法的结构可靠性优化设计

针对鲸鱼优化算法(WOA)后期全局搜索能力不足等问题,提出一种基于自适应惯性权重和差分进化的改进鲸鱼优化算法(IWOA),并针对工程结构存在的外部载荷、材料强度等不确定性因素,将结构的系统可靠性引入优化设计中作为约束条件,对结构进行最小化重量优化。通过构建相关优化模型,对算例进行优化计算。结果表明:改进鲸鱼优化算法在基于可靠性的优化设计中,具有较快的收敛速度和较好的求解精度及稳定性,是一种有效的优化设计方法。

多工况下输电铁塔结构系统可靠度计算

研究了如何在符合国家相关规范规定的前提下,利用可靠性基本理论对输电铁塔结构系统进行可靠性分析。建立了考虑屈曲破坏的安全余量方程;推导了不同工况下失效模式间相关系数的计算公式;将PNET法应用于多工况下铁塔结构系统可靠度计算;系统归纳了针对铁塔结构系统的可靠性分析方法;最后对ZM2型输电铁塔进行了结构系统可靠性分析实例计算。

复合材料点阵夹芯结构平压性能不确定分析与优化

考虑一体化成型工艺制备的复合材料点阵夹芯结构及其不确定性,采用区间向量实现不确定参数定量化,建立复合材料点阵夹芯结构平压性能区间分析模型。考虑结构功能状态判断的模糊性,分别在不考虑设计容差与考虑设计容差情形下,建立了不确定平压载荷作用下含区间参数模糊可靠性分析与优化模型。研究结果表明:材料参数及结构参数不确定性,特别是设计容差对复合材料点阵夹芯结构平压性能影响明显,因此在工程优化中不仅需要充分考虑材料参数与外部载荷等不确定性,而且需要充分重视传统不确定设计方法中未计及的设计容差的影响。本研究实现了理论成果与工程应用的有机结合,为工程领域复合材料点阵夹芯结构平压性能分析与优化提供有效理论方法。