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遗传算法在门式刚架优化设计中的应用

徐立秋  
【摘要】: 遗传算法是近年来在计算机科学领域和优化领域中受到广泛关注的一种拟生物进化理论的仿生学算法。在广泛阅读文献和调研的基础上,本文对遗传算法及其在结构优化设计应用中的相关内容进行了分析和综合,对结构优化设计的基本概念、主要特点进行了介绍,对遗传算法应用于结构优化设计时的数学建模、约束条件处理、初始种群的产生及其遗传算法控制参数的选择等几个关键因素作了概要的分析与研究。 在轻型房屋钢结构体系中,门式刚架具有施工快、造价低、扩建灵活、维护费用低和单一供货责任等优点,其用途十分广泛,在工业建筑市场上占主导地位。但是不合理的建筑尺寸往往会导致结构用钢量的增加。本文系统地分析研究了门式刚架钢结构的特点,提出有效的设计变量、目标函数(以降低结构重量、充分发挥材料性能为目标),并根据分析结果提供了合理设计的建议。 本文运用遗传算法对变截面门式刚架结构进行优化设计。在进行遗传算法时,采用两种编码方式(二进制和浮点数),并且分别按照相应于两种编码方式的遗传算子(选择、交叉、变异算子)。结果表明,在满足规范的各种约束条件下,优化设计可以降低用钢量,效果明显,有很好的工程实用意义,可以在类似的结构中推广应用。


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