發(fā)布時(shí)間：2017-05-16 17:01

  本文關(guān)鍵詞：基于枚舉刪除的ESO算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著時(shí)代的快速發(fā)展,各工程領(lǐng)域?qū)Y(jié)構(gòu)的性能要求也越來越高,設(shè)計(jì)中要考慮的因素也越來越復(fù)雜,因此,傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法往往難以應(yīng)付。同時(shí),新結(jié)構(gòu)和新材料的不斷涌現(xiàn)也給傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法提出了挑戰(zhàn)。在這種情形下,結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)和有限元方法的現(xiàn)代優(yōu)化設(shè)計(jì)方法應(yīng)運(yùn)而生。而漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化(ESO)方法因其概念簡(jiǎn)單、思想樸素、易于實(shí)現(xiàn)而廣泛運(yùn)用于結(jié)構(gòu)優(yōu)化中。自ESO方法提出至今,該方法得到了快速的發(fā)展,現(xiàn)已廣泛運(yùn)用于結(jié)構(gòu)應(yīng)力、剛度、頻率、屈曲等優(yōu)化中。然而,該方法卻一直被視為是完全啟發(fā)式算法,目標(biāo)函數(shù)與優(yōu)化準(zhǔn)則之間缺乏合理的聯(lián)系。因此,以應(yīng)力、剛度等不同靈敏度作為優(yōu)化準(zhǔn)則來確定單元的低效性,從而將這些低效刪除的做法缺乏合理性,這些低效單元的刪除無法確保結(jié)構(gòu)不失效。Rozvany提出質(zhì)疑ESO有效性的Tie-beam算例也說明傳統(tǒng)ESO方法存在這一缺陷。基于此,為了避免ESO方法失效。針對(duì)剛度優(yōu)化問題,本文在傳統(tǒng)的ESO方法中引入了枚舉法。通過對(duì)刪除單元后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行二次有限元計(jì)算,提取結(jié)構(gòu)當(dāng)前的平均柔度,當(dāng)結(jié)構(gòu)平均柔度發(fā)生巨大跳變時(shí),則應(yīng)停止原ESO的迭代,返回前一步刪除的單元,轉(zhuǎn)而調(diào)用枚舉法搜索低效單元。通過枚舉法先選出當(dāng)前體積比下要?jiǎng)h除單元的所有組合,然后分別刪除這些單元集,通過比較分別刪除這些單元集后對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值大小,確定當(dāng)前步要?jiǎng)h除的最低效的單元集,然后刪除這些單元。通過算例驗(yàn)證,本文基于枚舉刪除的ESO方法不僅能夠獲得傳統(tǒng)ESO方法的優(yōu)化結(jié)果,而且能夠徹底避免傳統(tǒng)ESO方法誤刪而引起的Tie-beam類算例的失效。同時(shí),該算法受初始優(yōu)化參數(shù)和網(wǎng)格大小的依賴程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于原ESO方法。針對(duì)基于枚舉刪除的ESO算法效率較低的問題,本文對(duì)枚舉法的使用方式提出了改進(jìn)。通過引入低效區(qū)域放大系數(shù)λ,從而在原始ESO方法確定的低效區(qū)域范圍內(nèi)進(jìn)行枚舉搜索,搜索低效區(qū)域內(nèi)最低效單元集,進(jìn)而將其刪除。枚舉方式的改進(jìn),使得本文算法能夠成功解決剛度優(yōu)化中的經(jīng)典算例,且在相同的位移約束下,本文算法能夠獲得比原始ESO方法重量更小的拓?fù)�。這也表明本文算法具有較強(qiáng)的尋優(yōu)能力和普遍的適用性。
【關(guān)鍵詞】：漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化 合理性 剛度準(zhǔn)則 枚舉法
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH122
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 引言8
• 1.2 結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化8-13
• 1.2.1 離散體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化9
• 1.2.2 連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化9-13
• 1.3 論文研究的意義13
• 1.4 論文研究的內(nèi)容13-14
• 2 ESO方法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和合理性14-19
• 2.1 基本ESO方法14-15
• 2.1.1 應(yīng)力準(zhǔn)則14-15
• 2.1.2 ESO方法的實(shí)施15
• 2.2 ESO方法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)15-16
• 2.3 ESO方法的合理性16-18
• 2.4 本章小結(jié)18-19
• 3 基于枚舉刪除的ESO算法19-40
• 3.1 基于枚舉刪除的ESO方法的基本思想19-21
• 3.1.1 單元?jiǎng)h除方式的探討19-20
• 3.1.2 基于枚舉法的刪除策略的提出20-21
• 3.2 剛度約束下基于枚舉刪除的ESO算法的構(gòu)造21-22
• 3.2.1 剛度準(zhǔn)則21-22
• 3.2.2 枚舉刪除22
• 3.3 基于枚舉刪除的ESO方法的實(shí)施22-25
• 3.3.1 優(yōu)化模型22-23
• 3.3.2 算法的實(shí)施流程23-25
• 3.4 算例研究25-35
• 3.4.1 Tie-beam算例25-26
• 3.4.2 本文方法下TB問題的解26-29
• 3.4.3 類Tie-beam問題的優(yōu)化29-33
• 3.4.4 與解決TB問題的其他方法的對(duì)比33-35
• 3.5 基于枚舉刪除的ESO方法對(duì)各項(xiàng)參數(shù)的依賴性35-38
• 3.5.1 單元?jiǎng)h除率ERR35-36
• 3.5.2 單元網(wǎng)格尺寸36-37
• 3.5.3 單元類型37-38
• 3.6 本章小結(jié)38-40
• 4 枚舉方式的改進(jìn)及經(jīng)典算例驗(yàn)證40-60
• 4.1 枚舉法的利弊及改進(jìn)措施40-43
• 4.1.1 枚舉法的利弊40-42
• 4.1.2 改善枚舉法尋優(yōu)效率的措施42-43
• 4.2 Tie-beam算例驗(yàn)證43-47
• 4.2.1 低效區(qū)域放大系數(shù) λ 的取值研究45-47
• 4.3 經(jīng)典算例驗(yàn)證47-58
• 4.3.1 MBB梁48-50
• 4.3.2 三點(diǎn)承載簡(jiǎn)支梁50-52
• 4.3.3 短懸臂梁52-56
• 4.3.4 Michell桁架56-58
• 4.4 本章小結(jié)58-60
• 5 結(jié)論與展望60-62
• 5.1 結(jié)論60
• 5.2 展望60-62
• 致謝62-63
• 參考文獻(xiàn)63-68

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  本文關(guān)鍵詞：基于枚舉刪除的ESO算法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：371382