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遗传算法在水工结构可靠度分析中的应用

刘文潮  
【摘要】:遗传算法,作为一种启发式全局随机搜索的优化方法,如今在工程设计、制造业、人工智能、计算机科学、生物工程、自动控制、优化设计等许多领域中得到了广泛的应用。本文从解决工程实际问题出发,将遗传算法应用于水工结构分析中,并对混凝土重力坝抗滑极限稳定、强度抗拉极限进行了可靠度分析。以及应用遗传算法对水工结构建筑物设计进行优化设计,为工程设计者提供一种参考。 本文首先系统地介绍了当前在工程结构可靠度分析中的各种数值计算方法,并对各种数值方法的应用以及利弊进行了总结,并且针对工程的实际情况提出遗传算法,然后对遗传算法的基本理论、性质、一些定理进行了系统的介绍,并搜集了一些基于遗传算法应用于工程结构中的文章,对它们进行了总结和整理。 其次,建立混凝土重力坝可靠度分析模型,利用遗传算法对重力坝进行可靠度分析。并且提出了一种基于遗传算法和响应面有限元法的可靠度计算方法,对坝体的单元进行应力可靠度分析。 提出了一种基于遗传算法的水工建筑物优化设计新方法,可以作为水工结构建筑物优化设计的一种参考。 再次,编制了MATLAB语言与Fortran语言接口程序,提出了一种基于Matlab优化工具箱—遗传算法与Fortran语言可靠度混合计算方法,充分利用MATLAB语言和Fortran语言各自的长处,在应用Fortran语言编制的几何法计算不收敛的情况下,调用MATLAB优化工具箱—遗传算法,利用遗传算法强大的搜索能力,对问题求解。以期能够应用于复杂的实际工程中。 最后,对本文进行了总结,并提出了进一步工作的发展方向与前景。


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