基于遺傳算法的結(jié)構(gòu)可靠性優(yōu)化問(wèn)題的初步討論.pdf

1、隨著工程結(jié)構(gòu)的日益大型化、復(fù)雜化，影響結(jié)構(gòu)性能的設(shè)計(jì)參數(shù)越來(lái)越多，限制約束條件越來(lái)越苛刻和復(fù)雜，與此同時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性能的要求卻越來(lái)越高，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法往往使設(shè)計(jì)周期大大增加，而且很難對(duì)眾多的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行正確的選擇，這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的結(jié)構(gòu)其綜合性能往往不能達(dá)到理想狀態(tài)。而優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅可以降低結(jié)構(gòu)的重量和材料成本，還能夠改進(jìn)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)和穩(wěn)定性等性能，從而使結(jié)構(gòu)最大限度的滿足經(jīng)濟(jì)與安全的要求，因此具有重要的應(yīng)用價(jià)值?！　〗Y(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)

2、計(jì)出現(xiàn)迄今已有近百年的歷史，特別是在過(guò)去的四十年內(nèi)，無(wú)論在理論、算法還是在應(yīng)用方面都取得了很大的進(jìn)展。但是基于可靠性結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究歷史卻不是很長(zhǎng)，本文主要考慮桁架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化問(wèn)題，首先建立數(shù)學(xué)模型，即以橫截面積為設(shè)計(jì)變量，以重量最小為優(yōu)化目標(biāo)，以可靠性指標(biāo)為約束條件進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)優(yōu)化方法的分析，通過(guò)對(duì)可靠性指標(biāo)求二階導(dǎo)，求出基于可靠性結(jié)構(gòu)優(yōu)化的Hessa矩陣，發(fā)現(xiàn)對(duì)于合理的可靠性指標(biāo)，傳統(tǒng)方法是適用的，但對(duì)于較小的可靠性指標(biāo)是不

3、適用的。　　可靠性優(yōu)化問(wèn)題的基本難點(diǎn)在于系統(tǒng)每?jī)?yōu)化一次，參數(shù)、變量就要重新賦值，就要重新計(jì)算系統(tǒng)可靠度。本文以PNET法為基礎(chǔ)，分析結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠性，以及可靠性指標(biāo)對(duì)設(shè)計(jì)變量敏度分析，給出敏度分析的精確表達(dá)式。并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在可靠度約束下的重量最小化設(shè)計(jì)?！　♂槍?duì)傳統(tǒng)方法的缺點(diǎn)，分析了目前比較流行的進(jìn)化算法，最終選擇以遺傳算法為優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要算法，遺傳算法是建立在自然選擇和群體遺傳學(xué)機(jī)理基礎(chǔ)上的迭代、進(jìn)化，具有廣泛適用性的