杨春峰[1]2015年在《优化软件系统SIPOPT设计与实现及其在工程中的应用》文中研究说明随着计算机科学与技术的发展,最优化方法在工程中得到广泛应用,工程优化应用问题日趋复杂。不同领域的复杂工程优化应用在建模、求解和分析过程中都有许多挑战性问题,例如优化计算量大、计算效率低、复杂优化问题寻优困难等。优化软件作为最优化方法、计算机科学与技术和工程实践需求相结合的产物,它不仅是将最优化方法应用到工程实践的桥梁,也是解决这些问题的重要工具。目前大多优化软件难以将最优化方法和计算机科学与技术研究成果迅速应用到工程优化中。本文设计并实现了一个具有多层次可扩展性的优化软件系统SIPOPT(Software Integration Platform for Optimization)。通过多个工程领域内一系列实际工程优化算例,展示了基于SIPOPT使用CAE软件集成、并行计算、高通量计算环境等技术提高优化工程优化计算效率等方面所做的一些探索。本文主要内容分为三个部分：绪论,优化软件系统SIPOPT核心平台的设计与实现,SIPOPT工程优化应用实例。第一部分绪论首先介绍本文相关研究工作的背景；随后在国内外研究进展中,综述了最优化方法与优化软件的研发工作,包括优化算法库、专用优化软件和通用优化软件以及相关的软件开发技术；并着重介绍了提高工程优化计算效率的方法和评判指标；最后给出了本文的研究思路与主要研究内容。第二部分阐述了优化软件系统SIPOPT核心平台的设计与实现。本文设计了一个具有多层软件扩展机制开放式软件架构,实现了一个通用优化软件系统SIPOPT。该架构基于层状和过滤器软件架构,构建了支持脚本语言环境的优化计算系统。它包含优化算法、试验设计方法、近似模型方法、用户界面等通用优化软件功能；可集成多类型CAE软件、网络服务等扩展；具有集成性、开放性和通用性等特点。在软件实现方面,构建了Windows/Linux跨平台使用环境,提供了单机和网络环境下开发、应用最优化方法的支撑平台。第三部分介绍了SIPOPT工程优化应用实例。本部分目的是展示及验证SIPOPT在多类型CAE软件集成优化、复杂优化模型求解、以及提高工程优化计算效率等方面的功能和能力。为此有针对性的选择了结构优化、动力学与控制、建筑节能三类工程问题开展研究工作,提出基于SIPOPT定制化解决方案。相关工作包括：第4章首先针对Garteur飞机结构动力模型修正问题,介绍了基于SIPOPT平台集成ANSYS、遗传算法的实施方案；随后开展了风力发电机叶片性能优化工作,介绍了基于SIPOPT平台集成ABAQUS、智能优化算法以及并行计算技术软件的实施方案。算例表明SIPOPT平台具备多类型CAE软件集成优化能力。第5章针对动力学与控制优化设计中的多目标、多峰值、计算复杂度高等问题,基于SIPOPT平台定制化提供了软件解决方案。提出了基于组合优化策略优化平动点周期Halo轨道航天器运动控制、基于分治策略多目标平动点周期Halo轨道航天器运动控制优化、基于替代模型优化小推力航天器在线轨迹等。工作表明SIPOPT平台具备了复杂优化问题的求解能力,展示了便捷的定制化扩展能力。第6章针对建筑节能大规模优化问题,基于SIPOPT平台构建了支持网络环境下分布式高通量的优化计算系统。研究工作基于16计算机节点48个CPU内核的高通量计算环境,在SIPOPT平台集成了并行NSGA-Ⅱ算法、开发了网络相关数据管理和任务管理模块、形成定制化优化计算服务。KUBIK节能优化算例表明,并行优化算法在保证计算精度的同时,并行加速比达到39.3。工作表明,SIPOPT平台具备了网络环境下大规模优化问题的并行求解能力。SIPOPT优化软件平台是通用优化软件自主软件研发的一次尝试。研究工作提出的软件设计框架、软件体系结构、面向对象设计方案,实现了多层次可扩展的优化软件平台,为SIPOPT平台进一步维护与扩展提供了基础,可进一步发展成为一个优化软件生态系统,也为相关数值仿真软件的研发提供了参考。应用实例表明,SIPOPT平台在主要功能方面与国外同类软件相当,在软件开放性、可扩展性和定制化开发能力方面具有优越性。
杜春江[2]2008年在《连续体结构拓扑优化理论及其在炮塔结构设计中的应用研究》文中研究说明连续体结构拓扑优化是目前结构优化领域研究的热点问题之一,相对于传统的尺寸优化和形状优化,拓扑优化处于结构的概念设计阶段,其结果是一切后续优化设计的基础,因而结构拓扑优化能够取得更大的经济效益,对于工程设计具有更重要的意义。本文分别对基于变密度法、渐进结构优化方法和多岛遗传算法的连续体结构拓扑优化方法及其中的数值计算问题进行了研究,利用大型有限元软件ANSYS强大的前后处理及计算功能,开发了以上三种方法的拓扑优化程序和用户图形化界面;对某自行榴弹炮的炮塔体进行了结构动态响应分析和优化,将拓扑优化方法应用到炮塔托架体的设计中,借助于优化来实现炮塔体轻量化设计。主要的研究内容包括:1、分别推导了结构体积和刚度约束下基于变密度方法和优化准则法的拓扑优化算法;提出了一种新的灵敏度过滤算法,有效消除了优化过程中的棋盘格和网格依赖数值问题;利用ANSYS软件强大的前后处理及计算功能编制了拓扑优化程序,以典型算例对其准确性进行了验证,并将其应用到二维和三维结构拓扑优化中,有利于促进连续体结构拓扑优化方法的工程应用研究;在以上研究基础上探讨优化参数对结果的影响;2、对基于结构应力和应变能的渐进结构优化方法和双向渐进结构优化方法进行了研究;分析了传统渐进结构优化方法中基于单元应变能的灵敏度计算方法产生较大误差的原因,提出了一种改进的灵敏度算法;为了改善优化过程中优化参数选取困难且对优化求解的稳定性存在较大影响的问题,提出了一种基于自适应参数的渐进结构优化方法;3、为了解决前面几种拓扑优化方法所存在的全局寻优问题,将多岛遗传算法应用到连续体结构拓扑优化中,以典型算例对比分析了基于标准遗传算法和多岛遗传算法的连续体结构拓扑优化方法,结果表明在相同参数下基于多岛遗传算法的拓扑优化方法能够获得更好的全局解;4、采用ANSYS二次开发语言APDL分别编制了以上基于变密度法、双向渐进结构优化方法和多岛遗传算法的拓扑优化程序,增强了ANSYS软件的拓扑优化功能,并利用界面二次开发语言UIDL完成了相应程序的界面菜单设计;5、将连续体结构拓扑优化方法应用到某车载炮驾驶室和某边防巡逻车车身结构优化设计,通过有限元方法实现了样机的虚拟设计改进,避免了设计的盲目性,提高了设计的可行性和有效性,从而缩短了设计周期;6、分析了某炮塔体结构在火炮发射过程中的动态响应特性,以轻量化设计为目的,基于多岛遗传算法对炮塔体各部分壁厚进行优化,并对优化后结构的刚强度进行了校核,壁厚优化后炮塔体质量减少了10.01%;对炮塔托架体结构进行拓扑优化,基于优化结果建立了托架体的模型,计算结果表明优化后的托架体在满足结构刚度约束要求下,质量减少了23.9%。
胡志刚[3]2008年在《二维不规则零件优化排样系统的研究与开发》文中研究表明计算机辅助优化排样问题就是将一系列形状各异的零件排放在给定的材料上,找出零件的最优布局,使得给定材料的利用率最高,以达到节约材料、提高效益的目的。从数学计算复杂性理论看,二维不规则样件的排样问题在理论上属于NP完全问题,因为存在实际形状的复杂性和计算上的复杂性,求解十分困难。传统的排样工作都是人工依靠经验进行的,时间长并且效果不理想。由于生产实际的需要,人们迫切需要利用现代科技来解决这一问题。目前研究较多的是规则零件(如矩形)的排样问题,对不规则件的研究较少。本文在分析国内外排样问题研究现状以及遗传算法局限性的基础上,针对传统遗传算法在求解排样问题时存在的不足,提出了基于最优保持的单亲遗传算法,用于求解二维不规则零件优化排样问题。单亲遗传算法取消了传统遗传算法的交叉算子,采取单亲繁殖方式。跟传统遗传算法相比,单亲遗传算法遗传操作简单,容易在遗传操作过程中处理约束条件,不要求初始群体具有多样性,不存在早熟收敛问题,计算效率高。通过两个实例验证,此方法所得结果在计算精度和计算时间上优于常用算法,表明此方法与传统方法相比具有更高的准确性、有效性以及可行性。本文利用单亲遗传算法固有的并行特性,将并行技术与单亲遗传算法相结合,在局域网中运行并行单亲遗传算法突破单台计算机计算能力的局限性,加快单亲遗传算法的运行速度。并行计算时所选用的模型为粗粒度的主/从模型,在计算过程中,将初始个体分别分配到各台slave机器上,然后slave机就开始计算,在slave机计算到一定的时间以后,依据一定的迁移策略,向master迁移个体,然后再从master机上取回其它机器的个体继续运算,直到满足中止条件为止。实验表明,分布式并行单亲遗传算法不但可以加快优化排样的速度,而且还可以提高解的质量。本文以Visual C++6.0作为开发平台,MFC作为工具库,开发具有实用价值的二维不规则零件优化排样系统。该系统具有良好的数据接口,可以和AutoCAD平台顺畅地交互数据;该系统具有友好的交互环境,用户可以方便地输入和调整参数;该系统具有快速的响应特性,可以在比较短的时间内得到排样结果;该系统具有优良的排样功能,可以得到比较好的排样结果;该系统易于维护,易于扩充。
陈国栋[4]2012年在《基于代理模型的多目标优化方法及其在车身设计中的应用》文中提出实际工程优化问题通常涉及多个目标,这些目标往往不能显式表达而要通过仿真计算来获取,这便在一定程度上加大了多目标优化求解的难度。多目标智能优化方法可以在不考虑问题具体特征的前提下进行优化解的搜寻,适用于处理实际工程问题,但受到进化规模和收敛速度的影响而需要较多次数的目标值计算,限制了在目标求解耗时的问题中的应用。常见的基于代理模型的多目标优化方法因能较好地处理效率问题而成为研究热点,但目前该类方法面临着求解精度较低的问题。鉴于此,本文针对基于代理模型的多目标优化方法展开了深入的研究,力求在快速、有效的算法本身及其在车身设计中的应用方面,开展一些尝试和探索。本文研究内容主要包括以下几个方面：1)提出基于自适应径向基函数的多目标优化算法。该算法通过遗传拉丁超立方实验设计、径向基函数和隔代映射遗传算法等技术,系统地评价代理模型。通过合并样本点和测试点来逐步地提升模型的精度。采用改进的贪婪算法挑选最后迭代步中的测试点到最终样本空间,构建整个设计域上的自适应径向基函数模型,并基于此模型结合具有代表性的NSGA-Ⅱ算法进行多目标优化。测试函数中验证了自适应径向基函数具备有效评价和逐步提升模型精度的能力。该算法应用于车身薄壁构件耐撞性多目标优化设计中,快速地找到了多组设计方案,较好地平衡了薄壁构碰撞过程中的吸能量和碰撞力。2)提出基于智能布点技术的微型多目标遗传算法。该算法首先采用加强径向基函数构建全局代理模型,再采用高效的微型多目标遗传算法进行近似优化。根据优化结果信息进行智能布点,反馈到设计空间进而不断更新代理模型,使实验设计过程和近似优化过程形成闭环过程。由于充分利用了近似优化的信息,使仅关注代理模型在关键区域而非全局的精度,从而提高了优化效率。在测试函数中验证了该方法的求解精度和效率。最后将其应用于某重型商用车驾驶室动态特性优化中,获得多组支配优化前的设计方案,使驾驶室动态特性更好并且质量更轻。3)针对求解耗时的复杂工程多目标优化问题,提出基于信赖域模型管理的优化算法。该算法将整个设计空间上的复杂优化问题,转化为一系列信赖域上的近似多目标优化问题。通过每个信赖域上的近似优化结果,确定信赖度和下代域的中心、半径,进而不断地缩放、平移信赖域,来保证获得与真实模型一致的非支配解。数值算例表明该方法降低了对代理模型精度的依赖,对处理复杂多目标优化问题具有一定的优势和潜力。该算法应用于某车门结构的优化中,通过匹配关键部件的厚度,很好地平衡了车门的各项动静态特性指标。4)结合信赖域和智能布点技术,发展出一种高效的非线性多目标优化求解算法。通过样本遗传策略,遗传落在下代信赖域空间上的样本,减少实验设计样本个数从而提高效率。通过遗传智能布点策略,从非支配解外部解集中挑选部分到信赖域空间,提高关键区域代理模型的精度从而加快收敛。从而较好地处理了信赖域模型管理需要多次重采样导致效率低下的问题。该算法成功解决了不同类型的测试问题,并在与常见优化方法的比较中验证了其求解精度和效率。最后该算法应用于基于耐撞性和模态特性的轿车车身轻量化设计中,解决了实际工程多目标优化问题。
郑超[5]2007年在《汽车后桥横梁冲压回弹控制与工艺参数优化研究》文中研究指明回弹是汽车覆盖件冲压成形中存在的一种主要质量缺陷。由于零件的最终形状取决于成形后的回弹量，故回弹现象的存在对零件的形状、尺寸精度有着重要影响，也给焊装、总装等后续工序顺利进行带来困难。因此，为了提高零件成形精度，保证整车装配效率，需对板料回弹问题进行准确预测和有效控制。本文以某型汽车后桥横梁为研究对象，借助有限元模拟手段，基于工艺控制法对汽车覆盖件回弹问题开展研究，重点探讨智能优化技术在回弹控制问题上的应用。首先以多段连续布置的等效拉延筋为优化对象，结合均匀试验设计、响应面法和多目标遗传算法，对横梁拉延成形工艺多目标优化进行研究，得到了拉延筋阻力的合理分配；在此基础上，利用多种神经网络技术和响应面法建立了横梁冲压成形关键工艺参数与零件平均回弹量之间的关系模型，并对各种建模方法进行对比，获得了较理想的横梁回弹预测模型；以对横梁回弹有重要影响的6个工艺参数为待优化对象，以有效减小零件回弹量为目标，运用遗传算法、免疫算法、群智能算法、模拟退火算法等求解工艺参数最优组合，经过对各算法寻优性能和优化结果进行分析、比较，得到了一套可行的工艺参数组合方案，实现了横梁回弹的有效抑制。本文通过运用多种智能优化技术研究回弹控制方法，解决了目前存在的工艺参数优化技术单一的问题，对实际生产中的模具设计和工艺准备具有一定参考价值。
李跃军[6]2011年在《路基强度的快速无损检测、评价与控制研究》文中认为路基是路面结构的支撑体,在实践中常常出现的路面损坏现象大部分都是由于路基强度不足,稳定性变差,在外荷载作用下产生过量变形所致。路基的施工质量是获得坚实而又稳定的路基和保证路基路面整体具有良好使用性能的关键。如何快速可靠地进行路基施工质量的评价、有效地进行路基施工过程的质量控制和及时消除路基施工的质量隐患,是确保高等级公路路基路面质量和使用寿命的关键技术之一。本文对路基强度的快速无损检测、评价与控制技术进行了如下研究：1、首先分析了FWD与PFWD的工作特性,以及FWD和PFWD的性能指标、测试过程和检测结果,采用有限元软件对便携式落锤弯沉仪的测试过程进行了动态仿真,分析在不同承载板直径、不同锤重、以及不同测试土体对测试结果的影响,并在此基础上结合承载板试验的控制标准提出了不同填料路基的PFWD测试的推荐配置。2、提出了自适应信息遗传算法,针对于模量反算中,目标函数在最优值附近表现为大片狭长平坦区域的特点,提出了一类模量反算新算法——自适应信息遗传算法,首次提出了根据信息量大小来确定算法是否进行自适应细分模量解空间的机制,缩小算法后期反算中的搜索空间,此外,新算法中还改进了实数交叉算子,使用了新的探险策略。从而加强了新算法后期的局部搜索能力。这新机制、新策略的引入大大提高了模量反算的求解效率,降低了算法复杂度。本算法无论在反算结果精度还是速度方面,都得到了极大改进,能够满足工程实际中进行大量模量反算的要求。3、建立了路基施工质量均匀性评价方法中涉及的数学模型,并将广泛应用的曲面拟合方法引入路基评价领域,利用已测数据拟合出真实模量曲面。其次,进一步在该拟合曲面的基础上,提出了本文的均匀性评价方法---伪方差-均值综合评价法。随后的模拟验证表明,该方法能对路基施工质量的实际状况进行有效评价。4、根据公路可靠度设计的基本原理,研究了路基回弹模量变异系数对路面可靠度的影响,确定了采用可靠度对路基均匀性进行分析的原理及方法,并提出了以路基回弹模量变异系数作为路基均匀性评价指标；以《公路工程结构可靠度设计统一标准》(GB/T50283-1999)中规定的公路路面目标可靠度为基础,制订了评价路基均匀性的可靠度划分依据,将各级公路路基均匀性等级分为优、中、差三个级别；通过建立有限元模型分别对沥青路面结构、水泥混凝土路面结构在不同路基回弹模量、不同变异系数条件下的结构可靠度进行分析计算,得出了划分路基均匀性等级的回弹模量变异系数临界值,制定了基于可靠度的路基均匀性评价标准。5、针对我国现行规范中路基设计参数与施工质量检测指标不统一的问题,通过对12条公路32个路段成型路基的现场调查和检测,得到了现场承载板法实测路基回弹模量Eb、贝克曼梁实测弯沉l、PFWD实测路基模量Ep及灌砂法实测压实度K、含水率w和稠度wc等检测结果,以现场承载板法实测的路基回弹模量为准,建立了路基回弹模量和弯沉的综合经验关系,以及路基回弹模量与施工指标之间的关系,将路基设计参数回弹模量与施工控制指标压实度有机地联系起来,从而确定回弹模量的合理取值标准,为路面结构设计以及路基施工质量控制提供合理的参考依据。
郑立刚[7]2004年在《大型电站锅炉优化运行与气固两相流光学波动法测量》文中提出锅炉的燃烧优化是通过锅炉的运行调整，达到最高的锅炉燃烧效率和最低的污染物排放量，从而降低电厂的煤耗和排污费用。我国能源人均占有率低，能源利用率低，“节能降耗”是我国目前主要的能源政策，同时工业造成了人类生存环境的恶化，保护环境更是一个世界性的问题，因此锅炉的燃烧优化具有很强的现实意义。 本文探讨了锅炉污染物NOx的生成机理和控制方法。重点探讨了NOx的生成机理、影响因素及其控制的一般原则。 锅炉NOx排放量、飞灰含碳量受锅炉煤种和运行参数影响很大，相互关系很难以常规的计算公式表达，本文引入BP网络(Back-Propagation)与广义回归神经网络，建立了锅炉的污染物NOx排放、飞灰含碳量神经网络模型。模型以影响目标值的因素为输入变量，以NOx产量及飞灰含碳量等为输出变量，用电厂采集的数据样本进行训练。此模型通过人工神经网络本身具有的强大的联想功能和记忆功能以及对于非线性变量的映射能力，来计算污染物排放与锅炉效率。 本文建立了锅炉燃烧优化算法模型。综合考虑锅炉效率和NOx排放两个方面的影响，建立了燃烧优化问题的目标函数；建立了机理模型和神经网络模型相结合的燃烧优化模型；研究了十进制遗传算法及其在数值优化中的应用，并将其用于该燃烧优化问题的寻优计算，优化结果对运行生产具有指导作用。 阐述了光学波动法测量气固多相流颗粒浓度的原理，并在实验条件下，利用此原理对多相射流的浓度与粒度分布进行了测量研究，对单弯头、组合弯头对多相流浓度粒度分布的影响进行了分析；对前置空间组合弯头及内置楔形体的直流燃烧器出口不同截面气固两相流颗粒浓度粒度分布作了测量研究，得出各截面浓度分布规律，扩散和衰减规律；对燃烧器出口射流和侧边风混合特性做了详细的研究，讨论了各截面浓度分布规律及两相流的混合特性。
林建雄[8]2007年在《改进实数编码的遗传算法及其在结构损伤诊断中的应用》文中研究表明结构损伤的检测和识别是工程结构健康检测和检修的重要部分。结构在服役的过程当中,往往由于腐蚀、疲劳、老化,或者由于受到冲击荷载、地震和风的影响而受到损伤。这些不同原因造成的不同程度的损伤经过长期的积累必然导致结构发生破坏或使用性能降低。尽早的发现结构损伤,并及时检测和修复,不仅可以大大降低结构的维护、维修费用,还可以减少和避免不必要的生命财产损失。因此,对工程结构进行实时的健康检测和诊断是目前国内外科技工作者和工程设计研究人员广泛关注和重点研究的领域之一。结构发生损伤必然导致结构动力特性的改变,基于结构动力特性的结构损伤识别是当前学术界和工程界研究的热点。本文的内容主要包括以下几点:(1)首先对结构损伤识别的理论与方法进行了阐述,论述了损伤诊断的国内外研究现状,探讨了频率、振型等模态参数变化与损伤的内在联系,分类阐述了各种损伤诊断方式并分析了各种方法的特点。(2)对标准遗传算法的基本原理与实现技术进行了系统的研究,深入分析了其存在的缺陷与不足以及算法的可能改进途径,在此基础上提出了自己的改进策略,定义了新的衡量种群多样性的指标,并将该指标引入到遗传算子中,使交叉和变异概率根据该指标自适应调整,基于此提出了改进的基于实数编码的自适应并行遗传算法,通过对典型测试函数的数值实验,并与其他方法进行对比研究,表明本文提出的方法是一种有效的全局寻优算法。(3)应用基于改进的遗传算法的损伤诊断方法,采用数值仿真的方式来检验本文所提方法在损伤识别上的能力。结果证明本文的方法不仅能够准确的识别损伤单元的位置及其损伤程度,而且具有较强的抗噪能力。(4)为了检验该方法在实际工程中的效用,本文基于已有的比例为1:3的四层钢筋混凝土空间框架模型的模态数据识别结构在不同工况下的物理参数。不同于数值模拟可以准确判断识别结果是否正确,对工程实际的结构,其实际物理参数难于准确衡量,所以通过对修正前后结构的分析模态和测量模态的相关性分析来衡量识别结果的正确与否。(5)某种损伤诊断的方法常常只适合特定问题的研究,为了测试本文方法对标准结构的损伤识别能力,应用基于本文改进的遗传算法的损伤诊断方法,对由国际结构控制协会与美国土木工程学会(IASC-ASCE)提出的健康检测Benchmark结构进行了分析,结果表明,本文的方法能够准确的识别该框架结构的损伤。(6)应用基于本文改进遗传算法的损伤诊断方法识别梁结构的损伤,先后对实验室预应力简支梁及试验铝制悬臂梁进行损伤诊断。结果显示本文的方法能对梁结构的损伤进行准确的识别。
黄志望[9]2005年在《改进遗传算法及其在结构工程优化中的应用研究》文中进行了进一步梳理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与综合,对结构优化设计的基本概念﹑主要内容和特点及其理论发展现状进行了分析总结;在此基础上,进一步深入研究了遗传算法的基本理论﹑基本结构﹑优化设计中的算法设计问题和算子设计方法。本论文所做具体工作有如下几点:1.改编并调试了基于简单遗传算法的结构优化设计程序,通过离散变量的桁架结构优化设计实例验证该程序的可行性和高效性。2.针对简单遗传算法收敛速度慢﹑易陷入局部极小点(即早熟)等缺点,提出了相应的改进措施:(1)采用了小生境技术的遗传算法,对二进制编码的交叉进行了改进;(2)借助生物界中个体寿命一般比较长的思想,提出了竞争最优保留策略。实例表明,经本文改进的遗传算法不论是对于连续或离散的﹑线性或非线性的﹑有约束或无约束的等函数优化问题都表现出较强的适应性和稳定性。3.基于改进的遗传算法,建立以重量最小为目标的桁架结构的数学模型,编制了结构优化程序。算例分析表明,改进遗传算法确实提高了遗传算法在应用于结构优化方面的收敛性和计算速度。4.将改进遗传算法应用于钢筋混凝土空腹桁架结构的优化问题,建立了以空腹桁架横梁与立柱最经济为目标的优化数学模型,进行优化计算并将计算结果与工程实际采用值进行了对比分析。结果表明:本文优化计算结果与工程实际采用值吻合,用改进遗传算法对钢筋混凝土空腹桁架结构进行优化的尝试是成功的。所得结论为钢筋混凝土空腹桁架结构优化设计提供了理论参考依据,具有实际工程意义。另外,值得指出的是本文提出的对桁架结构设计的优化方法不仅适于解决桁架结构问题,而且对其它结构形式的建筑结构设计的科学优化也有一定的参考价值。
黄智文[10]2016年在《电涡流阻尼器理论研究及其在桥梁竖向涡振控制中的应用》文中认为电涡流阻尼器是一种利用电涡流原理制成的耗能减振装置,具有结构简单、耐久性好、维护要求低和使用寿命长等优点。但是与传统的被动耗能减振装置相比,电涡流阻尼器的耗能密度很低,因此长期以来难以在大型土木工程结构的振动控制中进行应用。为了深刻认识电涡流阻尼器的工作性能,提高电涡流阻尼器的耗能密度,推进它在土木工程领域的应用,本文对已有的板式电涡流阻尼器的工作性能进行了系统地分析,开发了新型的滚珠丝杠式轴向电涡流阻尼器,并讨论了它们在大跨度桥梁竖向涡振控制中的应用。本文的主要内容和研究成果如下:1.对板式电涡流阻尼器进行了理论分析。推导了板式电涡流阻尼器的低速阻尼力理论计算公式,基于理论计算公式对板式电涡流阻尼器的阻尼性能进行了无量纲参数分析,揭示了导体板背铁和磁体背铁对提高板式电涡流阻尼器耗能密度的显著作用,得到了导体板的合理尺寸、永磁体的最优磁极形状和永磁体的最优空间布置方式。2.对板式电涡流阻尼器进行了电磁有限元分析。揭示了背铁的电磁场特性和永磁体的相对磁导率对板式电涡流阻尼器阻尼性能的影响规律。分析了板式电涡流阻尼器的阻尼力速度特性,并由此建立了板式电涡流阻尼器的非线性数学模型。通过上述非线性数学模型分析了电涡流调谐质量减振器(ECTMD)的减振控制效果,结果表明在常遇工作条件下板式电涡流阻尼器的速度非线性很弱,ECTMD可以按线性TMD理论设计。3.开发了一种滚珠丝杠式轴向电涡流阻尼器。采用电磁有限元方法对轴向电涡流阻尼力的速度非线性进行了参数分析,揭示了导体圆盘和永磁体的设计参数对最大轴向电涡流阻尼力、临界速度和初始阻尼系数的影响规律。基于参数分析的结果提出了滚珠丝杠式轴向电涡流阻尼器的数学模型,发现了一种改善滚珠丝杠式轴向电涡流阻尼器高速阻尼性能的方法;制作了滚珠丝杠式轴向电涡流阻尼器的小型样机,对其工作性能进行了试验研究。4.研究了ECTMD在桥梁竖向涡振控制中的应用。建立了多重调谐电涡流质量减振器(MECTMD)的参数优化设计方法,证明了采用MECTMD进行桥梁涡振控制的优点;通过节段模型风洞试验研究了ECTMD对桥梁竖向涡振的控制效果,揭示了TMD自身的频率比和阻尼比对涡振控制效果的影响;讨论了桥梁竖向涡振限值的合理取值,分析表明桥梁的竖向涡振限值主要取决于桥上工作人员的振动舒适性和保障行车安全的视距要求。5.研究了调谐质量黏滞阻尼器(TVMD)和旋转惯性双重调谐质量减振器(RIDTMD)对桥梁竖向涡振的控制效果。使用Scanlan经验非线性涡激力模型,从自激系统稳定性的角度推导了TVMD和RIDTMD的最优参数,并比较了它们和TMD的控制效果,结果表明TVMD和RIDTMD发挥了三元减振理论的优势,具有比TMD更好的控制效果。推导了桥梁—TVMD系统和桥梁—RIDTMD系统的单一Hofp分岔涡振响应计算公式,进行了算例分析,结果表明TVMD、RIDTMD和TMD都能够有效地减小桥梁的单一Hopf分岔涡振响应。
参考文献：
[1]. 优化软件系统SIPOPT设计与实现及其在工程中的应用[D]. 杨春峰. 大连理工大学. 2015
[2]. 连续体结构拓扑优化理论及其在炮塔结构设计中的应用研究[D]. 杜春江. 南京理工大学. 2008
[3]. 二维不规则零件优化排样系统的研究与开发[D]. 胡志刚. 浙江大学. 2008
[4]. 基于代理模型的多目标优化方法及其在车身设计中的应用[D]. 陈国栋. 湖南大学. 2012
[5]. 汽车后桥横梁冲压回弹控制与工艺参数优化研究[D]. 郑超. 合肥工业大学. 2007
[6]. 路基强度的快速无损检测、评价与控制研究[D]. 李跃军. 中南大学. 2011
[7]. 大型电站锅炉优化运行与气固两相流光学波动法测量[D]. 郑立刚. 浙江大学. 2004
[8]. 改进实数编码的遗传算法及其在结构损伤诊断中的应用[D]. 林建雄. 湖南大学. 2007
[9]. 改进遗传算法及其在结构工程优化中的应用研究[D]. 黄志望. 北京工业大学. 2005
[10]. 电涡流阻尼器理论研究及其在桥梁竖向涡振控制中的应用[D]. 黄智文. 湖南大学. 2016
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