本文選題：輪輻式 + 懸索結構　； 參考：《東南大學》2015年碩士論文

【摘要】：本文對鞍形輪輻式單層懸索結構的初始形態(tài)進行了優(yōu)化研究。在懸索結構中,拉索必須保持受拉；結構本身不具各幾何剛度。需要找到特定的預應力分布才能維持幾何位形：且具有多設計參數(shù)、目標函數(shù)無法形成顯式函數(shù)的特點。經過廣泛對比,本文選取遺傳算法作為主要研究方法。本文對介紹了自適應全局優(yōu)化概率搜索算法——遺傳算法,對遺傳算法的基本組成部分進行了詳細闡述；針對懸索結構的特點,本文設計了采用改進并行策略和最佳保留策略的遺傳算法。為了更高效地使用遺傳算法實現(xiàn)結構優(yōu)化,本文使用(?) 1ATLAB調用ANSYS進行遺傳操作,解決了兩種軟件信息交換的關鍵問題,編制了相應程序,并采用十桿平面桁架算例驗證了計算流程的可行性。本文建立了采用改進的遺傳算法對輪幅式單層索網進行初始形態(tài)優(yōu)化研究的流程,并選擇了合適的遺傳操作算子。本文建立了索網的簡化模型,確定了以最小投資為優(yōu)化目標,以結構形態(tài)、拉索截面和索網初始預應力為優(yōu)化變量,并對優(yōu)化變量進行了合理簡化,提高優(yōu)化效率。本文對輪幅式單層索網的初始形態(tài)特性進行了研究,根據(jù)“共節(jié)點的三根索共面”這一原則,設計了此種索網的幾何初始位形創(chuàng)建方法,減少了變量數(shù)目。另外,本文采用迭代法確定索網初始預應力比例,并編制了相關程序。根據(jù)輪輻式單層索網優(yōu)化流程,本文對多個懸索結構算例進行了優(yōu)化研究,驗證了采用遺傳算法對輪幅式單層索網初始形態(tài)進行優(yōu)化的可行性。本文對蘇州工業(yè)園體育場索網的計算模型和荷載工況進行了合理簡化,采用改進的遺傳算法對蘇州工業(yè)園體育場索網進行初始形態(tài)優(yōu)化,并對輪輻式單層索網的特點進行了總結。另外,本文對支座標高流暢變化的模型進行優(yōu)化,并與原優(yōu)化結果進行對比,得出索網高差和索網的初始預應力水平對索網用鋼量影響較大；支座節(jié)點坐標對索網用鋼量影響較小的結論。本文指出可以根據(jù)建筑美觀性確定支座的位置,再將初始預張力基值HC以及預張力調整系數(shù)μ作為優(yōu)化變量,尋找合理的初始預應力水平。
[Abstract]:In this paper, the initial shape of saddle-spoke single-layer suspension structure is studied. In suspension structures, cables must be kept in tension; the structure itself does not have any geometric stiffness. It is necessary to find a specific distribution of prestress to maintain the geometric configuration. Moreover, the objective function can not form an explicit function because it has many design parameters. After extensive comparison, this paper selects genetic algorithm as the main research method. In this paper, the adaptive global optimization probabilistic search algorithm, genetic algorithm, is introduced, and the basic components of genetic algorithm are described in detail. In this paper, a genetic algorithm based on improved parallel strategy and optimal retention strategy is designed. In order to use genetic algorithm to realize structure optimization more efficiently, this paper uses (?) 1MATLAB to call ANSYS for genetic operation, solves the key problem of two kinds of software information exchange, and compiles the corresponding program. A ten-bar plane truss example is used to verify the feasibility of the calculation process. In this paper, an improved genetic algorithm (GA) is used to study the initial shape optimization of a single-layer cable network with wheel amplitude, and a suitable genetic operator is selected. In this paper, the simplified model of cable network is established, and the optimization objective is the minimum investment, and the structural shape, cable section and initial prestress of cable net are taken as the optimization variables, and the optimization variables are reasonably simplified to improve the optimization efficiency. In this paper, the initial morphological characteristics of single-layer cable-net with wheel width are studied. According to the principle of "three cable coplanar of common node", the geometric initial configuration of this cable-net is designed, and the number of variables is reduced. In addition, the initial prestress ratio of cable net is determined by iterative method, and the relevant program is worked out. According to the optimization flow of spoke single layer cable network, this paper studies the optimization of several suspension cable structure examples, and verifies the feasibility of genetic algorithm to optimize the initial shape of wheel amplitude single layer cable net. In this paper, the calculation model and load condition of cable network of Suzhou Industrial Park Stadium are reasonably simplified, and the initial shape of cable network of Suzhou Industrial Park Stadium is optimized by improved genetic algorithm. The characteristics of spoke single layer cable net are summarized. In addition, this paper optimizes the model of the smooth change of bearing height, and compares with the original optimization results, and draws the conclusion that the difference of cable network height and the initial prestress level of cable net have great influence on the amount of steel used in cable network. The conclusion that the coordinate of support node has little influence on the amount of steel used in cable network. In this paper, it is pointed out that the position of the bearing can be determined according to the aesthetics of the building, and the initial pretension base value HC and the pretension adjustment coefficient 渭 can be taken as the optimization variables to find the reasonable initial prestress level.
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU399

【參考文獻】

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本文編號：2078551