收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

离散变量优化设计的连续化方法研究

谭涛  
【摘要】:藉助于计算机技术、有限元方法和数学规划等学科领域的发展,经过几十年的研究,结构优化设计的理论和方法已取得了长足的进展,并已成为现代设计方法中不可缺少的工具。然而,迄今为止,虽然连续变量优化问题的研究已相当完善,但是离散变量优化问题的研究却不尽如人意。无论是一些经典方法还是近年来兴起的一些随机搜索类算法,能够求解的仅是一些小规模的问题,而一些融合新的数学规划方法(如内点法与半定规划方法等)的算法虽然可以求解一些比较大型的问题,但这些方法却不易为一般工程设计人员所掌握,这一切严重地制约了离散优化的实际工程应用。本文旨在探索求解离散变量优化的一种新的途径,锁定的目标是可以利用连续优化的通用软件求解大型离散优化问题的方法。文中虽涉及到该方法的一些基本数学理论,但重点被放在其数值实现方面,最后将本文方法应用到几个具体结构优化问题的求解,证实了算法的有效性。论文的具体章节安排如下: 第一章首先简要介绍了本文的工程实际应用背景,阐明了本文研究的出发点和意义。然后对目前求解离散变量结构优化设计问题和连续体拓扑优化设计问题的主要方法进行了归纳和总结,对0-1规划问题的发展概况进行简单回顾,并介绍了目前0-1规划问题研究的一些新动向。最后,简要地介绍本文的主要内容和论文层次结构。 第二章提出了求解非线性0-1规划问题的三种连续化方法:Sigmoid函数法、NCP函数法和二进制熵函数法。这几种方法的共同特点都是基于将0-1变量连续化,由此建立起相应的连续优化算法,以便利用连续优化软件进行求解。分别利用所提出的方法对一定数量的例题进行数值实验,验证了方法的可行性和有效性。最后对三种连续化方法的优点和缺点进行了比较分析。本章所提出的连续化方法为后续章节的离散变量优化设计奠定了基础。 第三章对离散优化中典型的二进制二次规划(BQP)问题进行研究,提出了一个求解(BQP)问题的连续化方法。首先,利用NCP函数方法,将二进制变量转化为等价的非光滑方程,再用凝聚函数法对其进行光滑化处理,从而把原来的组合优化问题转化成了一般的可微非线性规划问题。文中给出了用增广拉格朗日函数法进行求解的具体步骤。由于该问题的增广拉格朗日函数在罚因子充分大的条件下在一个非常大的区域内是凸的,这对求解原问题的全局最优解提供了一定的保障。通过对一些较大规模(BQP)问题进行的数值实验表明,本文方法可以在较短时间内有效地进行求解,没有遭遇到任何计算困难,比较好地验证了本文算法的有效性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 康金章,王昌福;结构优化设计的KFD方法及其在电除尘器本体结构优化中的应用[J];计算力学学报;1991年03期
2 宋国乡;施浒立;;摄动理论在结构优化中的应用[J];西安电子科技大学学报;1986年01期
3 叶尚辉;陈树勋;;天线结构优化设计的最佳准则法[J];西安电子科技大学学报;1982年01期
4 陈刚,孙靖民;机床主轴结构优化设计的二次规划选代法[J];哈尔滨工业大学学报;1986年01期
5 应鸿烈;;一种基于ANSYS的结构优化设计方法研究[J];科技信息;2010年19期
6 王全凤;;结构优化设计的新进展[J];华侨大学学报(自然科学版);1992年03期
7 胡鸣;;离散变量结构优化设计的现状与发展[J];科技风;2009年13期
8 康金章;;结构布局几何可调的优化设计[J];运筹学学报;1983年01期
9 穆歌,毛保全,闫述军;动力学优化设计的发展综述[J];火炮发射与控制学报;2003年S1期
10 李鹏忠;黄淑娟;张为民;;基于神经网络与遗传算法的结构优化设计方法[J];桂林工学院学报;2007年01期
11 叶东毅;结构优化设计的一个可行方向法[J];福州大学学报(自然科学版);1984年03期
12 王昌福;康金章;李定坤;;波纹板结构几何布局可调优化设计方法及其在电除尘器侧墙板优化中的应用[J];运筹学杂志;1995年01期
13 吴晓慧,胡勇;小波理论在结构优化设计中的应用[J];广西工学院学报;1999年02期
14 杨海霞;李哲斐;;月牙肋钢岔管的优化设计[J];固体力学学报;2006年S1期
15 柯林华;林广平;;基于混合遗传算法的结构优化设计[J];嘉兴学院学报;2010年06期
16 陈余岳;;玻璃钢/复合材料叶片结构优化设计[J];工程力学;1987年04期
17 贺兴宏;赵丹宁;;基于ANSYS的低多层钢框架结构体系优化设计分析[J];中国科技信息;2008年16期
18 蔡荫林 ,江允正;应用近似概念和多种约束删除方法的结构优化设计[J];哈尔滨工程大学学报;1982年01期
19 卞凤生;;大跨度军用组合吊桥优化设计——改进的序列线性规划方法[J];解放军理工大学学报(自然科学版);1985年04期
20 朱伯芳;;结构优化设计的几个方法[J];工程力学;1985年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 朱伯芳;;框架结构优化设计的准则法[A];土木工程中计算机应用文集——中国土木工程学会计算机应用学会成立大会暨第一次学术交流会论文集[C];1981年
2 杨和振;陈金峰;马宁;王德禹;;知识工程应用于船舶结构的优化设计研究[A];2011年CAD/CAM学术交流会议论文集[C];2011年
3 姜成;亢战;顾元宪;;复合材料中心承力筒结构优化设计[A];计算力学研究与进展——中国力学学会青年工作委员会第三届学术年会论文集[C];1999年
4 顾元宪;陈飙松;;航天结构优化设计的数值方法[A];首届全国航空航天领域中的力学问题学术研讨会论文集(下册)[C];2004年
5 魏英姿;郭鹏飞;;基于遗传算法的混合离散变量结构优化设计[A];第七届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ卷)[C];1998年
6 高乃岗;薄文;宁俊虎;;电除尘器结构优化设计研究[A];第九届全国电除尘、第一届脱硫学术会议论文集[C];2001年
7 郭柏林;冯瑞年;王军;;YA32-500四立柱液压机下横梁的结构优化设计[A];湖北省机械工程学会设计与传动学会、武汉机械设计与传动学会2008年学术年会论文集(2)[C];2008年
8 陈国藩;;计算机辅助结构优化设计的新动向[A];中国土木工程学会计算机应用学会学术报告会论文集(4)[C];1989年
9 易平;程耿东;;基于功能测度的概率结构优化设计的序列近似规划方法[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
10 席秋红;姚谦峰;黄炜;陈国新;;基于损伤性能的密肋复合墙体优化设计[A];第六届全国土木工程研究生学术论坛论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谭涛;离散变量优化设计的连续化方法研究[D];大连理工大学;2006年
2 熊仲宇;基于计算机智的结构优化设计[D];南京航空航天大学;2001年
3 任莉;理想材料零件的结构优化设计[D];大连理工大学;2008年
4 丁彦闯;铁路车辆结构多层面优化设计研究及典型应用[D];大连交通大学;2008年
5 唐海红;基于遗传算法的连续梁桥优化设计方法与应用研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
6 姚涛;开槽圆锯片减振降噪机理研究[D];河北工业大学;2009年
7 王法武;基于二阶分析的钢框架截面优化设计[D];东南大学;2006年
8 刘霞;结构优化设计的遗传演化算法研究[D];湖南大学;2007年
9 张志峰;先进复合材料格栅加筋结构优化设计与损伤分析[D];大连理工大学;2008年
10 周俊峰;高精度薄板带板凸度激光检测的误差分析与精度控制研究[D];中南大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 贾志超;0-1规划的综合约束连续化解法及其对结构拓扑优化的应用[D];北京工业大学;2007年
2 金有昌;RZU2400型液压机下横梁结构优化设计[D];合肥工业大学;2007年
3 梅飞;真空吸附夹具的有限元分析和优化设计[D];东南大学;2005年
4 邵珍奇;多层钢框架结构的优化设计分析[D];西安建筑科技大学;2009年
5 甘果;预应力连续箱梁桥上部结构的优化设计[D];合肥工业大学;2007年
6 任翠锋;YH30-400液压机机身结构的有限元分析与优化[D];合肥工业大学;2009年
7 张琦;采用遗传算法对钢筋混凝土框架结构进行优化设计[D];山东大学;2006年
8 方滨;电除尘器壳体框架结构安全评估及优化设计[D];武汉理工大学;2007年
9 刘振中;擦窗机伸缩臂有限元分析及优化设计[D];长安大学;2008年
10 刘洁雪;基于响应面法的集装箱船优化设计研究[D];天津大学;2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 高文;工业结构设计的新手段[N];计算机世界;2008年
2 山泉平川;苏州金龙主打安全牌[N];中国交通报;2007年
3 王书亭;CAE促机电产品研发创新[N];计算机世界;2006年
4 记者 仇方迎通讯员 王怀民 蒋明;南水北调中线工程大流量渡槽技术难题攻克[N];科技日报;2007年
5 祁成江;多台立窑成功合用一台砖混结构袋式除尘器[N];中国建材报;2006年
6 张文;快速成井技术在油田显威[N];中国矿业报;2005年
7 赵飞;武汉大学专家设计出世界最大渡槽[N];中华建筑报;2007年
8 黄兴华;平安电气开发出新一代通风机[N];中国工业报;2005年
9 姚文;洛耐院一耐火材料科研项目取得新进展[N];中国冶金报;2006年
10 李荣 张伟;学无止境 勇攀高峰[N];中国航空报;2006年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978