預(yù)張力結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計理論與應(yīng)用研究.pdf

1、該文從優(yōu)化設(shè)計的角度對預(yù)張力結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)、深入的研究.系統(tǒng)地回顧了結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究的發(fā)展過程,綜述了預(yù)張力結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的研究現(xiàn)狀,肯定了預(yù)張力結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的研究價值.建立了預(yù)張力結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型,提出了預(yù)張力結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的兩級算法.第一級優(yōu)化中,以預(yù)應(yīng)力為設(shè)計變量,進(jìn)行基于連續(xù)變量的預(yù)應(yīng)力優(yōu)化;第二級優(yōu)化中,固定預(yù)應(yīng)力,以構(gòu)件截面尺寸為設(shè)計變量,進(jìn)行基于離散變量的截面優(yōu)化.分級算法有效地解決了預(yù)應(yīng)力變量和截面尺寸變量在數(shù)值上和性質(zhì)上

2、的不統(tǒng)一所造成的求解困難.對于固定預(yù)應(yīng)力下的預(yù)張力結(jié)構(gòu)截面尺寸優(yōu)化設(shè)計,該文提出了基于離散變量的二級優(yōu)化算法.第一級優(yōu)化用一維搜索算法使局部性約束滿足,第二級優(yōu)化用相對差商法使整體性約束滿足,采用暫時靜定化假定使相對差商法的求解效率大大提高.運(yùn)用上面建立的優(yōu)化方法對張弦梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計研究.詳細(xì)分析了單榀張弦梁結(jié)構(gòu)中,撐桿數(shù)目、垂跨比、高跨比對優(yōu)化結(jié)果的影響,分析了預(yù)應(yīng)力對結(jié)構(gòu)位移的影響.同時,對一個大型張弦梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計.提出

3、了預(yù)應(yīng)力桁架結(jié)構(gòu)提高承載力的線性規(guī)劃法;提出了預(yù)應(yīng)力桁架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的序列線性規(guī)劃法.運(yùn)用該方法對預(yù)應(yīng)力空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計.該方法的計算效率很高,適合于大型結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計.提出了張拉整體索穹頂結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力優(yōu)化設(shè)計的序列兩級算法.采用奇異值分解法計算張拉整體索穹頂結(jié)構(gòu)的獨(dú)立的自應(yīng)力模態(tài),利用優(yōu)化設(shè)計中的"變量連結(jié)"思想,對桿件進(jìn)行分組,減少結(jié)構(gòu)的自應(yīng)力模態(tài)數(shù).第一級優(yōu)化為固定截面下的預(yù)應(yīng)力優(yōu)化,第二級優(yōu)化為固定預(yù)應(yīng)力下的截面優(yōu)化.考慮