基于體系可靠度的桁架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)不只是追求結(jié)構(gòu)的重量最小或者是造價(jià)最低，更重要的是要保證結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的安全性。對(duì)桁架這類(lèi)具有明顯失效歷程的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，需要考慮結(jié)構(gòu)的體系可靠性。本文探討了結(jié)構(gòu)構(gòu)件及體系可靠性分析方法，提出了適用于工程結(jié)構(gòu)的體系可靠性?xún)?yōu)化方法，最后對(duì)標(biāo)準(zhǔn)十桿平面桁架和鋼桁梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了體系可靠性?xún)?yōu)化分析。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　 (1)探討了結(jié)構(gòu)構(gòu)件可靠度和結(jié)構(gòu)體系可靠度的分析方法，并對(duì)各種方法的適用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。在JC法、M

2、C法和窄界限法的理論基礎(chǔ)上，在MATLAB平臺(tái)上編制了可靠度計(jì)算軟件。為結(jié)構(gòu)體系可靠性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)中體系可靠性求解問(wèn)題打下基礎(chǔ)。
　　 (2)提出基于遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)體系可靠性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)方法。該方法首先由BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)映射出隨機(jī)變量與結(jié)構(gòu)受力關(guān)系，采用Monte Carlo Method得出各失效模式的可靠指標(biāo);然后由β約界法得出結(jié)構(gòu)失效樹(shù)，采用PNET(概率網(wǎng)絡(luò)估算技術(shù))法計(jì)算體系可靠指標(biāo);最后以選取的目標(biāo)體系可靠指標(biāo)為約束條

3、件，以罰函數(shù)的方式引入遺傳算法，在MATLAB平臺(tái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　 (3)通過(guò)十桿平面桁架和鋼桁梁的算例分析，表明該方法可適用于此類(lèi)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。參數(shù)分析表明:傳統(tǒng)確定性?xún)?yōu)化和構(gòu)件層次可靠性?xún)?yōu)化不能保證上述結(jié)構(gòu)的體系可靠性，隨著目標(biāo)體系可靠指標(biāo)和變異系數(shù)的增大，其對(duì)優(yōu)化結(jié)果影響越大。
　　 (4)建立了鋼桁梁結(jié)構(gòu)體系可靠性?xún)?yōu)化數(shù)學(xué)模型，對(duì)某懸索橋的桁架式主梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了體系可靠性?xún)?yōu)化分析。分析結(jié)果表明:該結(jié)構(gòu)的最初失