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单调升温的复形—模拟退火法在动力优化中的应用

丁艳红  
【摘要】:传统工程设计及优化方法主要基于静强度理论,而结构动力优化设计以动力学理论为基础,设计时考虑结构动力特性以及动响应对结构安全的影响,是对设计理论的进一步发展。目前,结构动力优化设计的主要障碍是需要进行结构动力重分析,对大中型及复杂优化问题计算量大,计算效率不高。 鉴于单纯形-模拟退火法算法在系统低温时难以跳出局部最优,影响计算效率。本文借鉴单调升温的模拟退火法的思路,当系统在低温状态陷入局部最优时对其进行升温,以帮助算法跳出局部最优解。同时,为使算法不仅适用于线性优化问题而且能适用于非线性优化问题,将单纯形法推广至复形法,提出单调升温的复形-模拟退火法。 能量目标函数集中体现了质量、阻尼、刚度对系统动力响应的作用,具有较强的综合性。本文分别采用重量、造价、能量三种目标函数对算例进行动力优化。文中以地震作用下吸收能量最小为目标对框架结构进行的动力优化是建筑结构优化领域中一种较新的尝试。采用有限单元法计算结构动力响应。约束条件依据《混凝土结构设计规范GB50011-2001》和《建筑抗震设计规范GB50010-2002》等工程规范建立。 本文算例1,对正弦激振动力作用下的三杆桁架进行了以重量最轻为优化目标的动力优化。算例2,对框架结构分别进行了结构在地震作用下吸收能量最少和造价最低为优化目标的动力优化。经数值结果验证,单调升温的复形-模拟退火算法可行、有效。另外,本文还对单调升温的复形-模拟退火法的参数设置问题做了讨论。


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1 丁艳红;单调升温的复形—模拟退火法在动力优化中的应用[D];四川大学;2006年
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