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基于S型曲线积分函数的离散变量结构优化方法
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作者 孙蓉 谭涛 李艳艳 《计算力学学报》 北大核心 2025年第3期353-361,共9页
离散变量结构优化设计的结果相较于连续优化设计更加符合工程实际的需求,然而设计变量的不连续性,导致许多有效的解析数学的优化算法和条件不再适用。因此本文提出了一种连续化处理离散变量结构优化设计问题的新函数,称为S型曲线积分函... 离散变量结构优化设计的结果相较于连续优化设计更加符合工程实际的需求,然而设计变量的不连续性,导致许多有效的解析数学的优化算法和条件不再适用。因此本文提出了一种连续化处理离散变量结构优化设计问题的新函数,称为S型曲线积分函数,该函数在自变量取0或1时,函数值为零且函数具有连续光滑的性质。通过引入新的0-1设计变量,离散变量优化设计问题可以转化成等价的0-1规划,令S型曲线积分函数值为零,取代新设计变量取0-1离散值的约束条件,以实现离散变量优化问题的连续化处理。建立起与原问题等价的非线性规划问题的数学模型,用数学规划的方法进行求解,并给出了相应的算法。最后,基于MATLAB数值分析软件计算数值算例和经典桁架结构截面尺寸优化问题,数值结果表明所提方法是有效的且对问题规模不敏感。 展开更多
关键词 离散变量 结构优化 0-1规划 连续化方法 S型曲线积分函数
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基于双离散变量遗传算法的洗舱站选址研究 被引量:1
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作者 王新月 马晓凤 文元桥 《中国航海》 CSCD 北大核心 2024年第1期121-130,共10页
针对洗舱站选址与规模问题,首先引入“港口洗舱热度值”的概念,确定各个港口潜在的洗舱市场;其次以系统总成本最低为目标函数,以洗舱站位置与规模为决策变量,建立洗舱站选址模型,采用双染色体遗传算法求解模型,利用基于港口洗舱热度值... 针对洗舱站选址与规模问题,首先引入“港口洗舱热度值”的概念,确定各个港口潜在的洗舱市场;其次以系统总成本最低为目标函数,以洗舱站位置与规模为决策变量,建立洗舱站选址模型,采用双染色体遗传算法求解模型,利用基于港口洗舱热度值的初始解选择策略、自适应交叉变异概率、精英保留策略对算法进行改进;最后以长江部分航段为案例进行实例分析。结果表明:求解大规模问题时,遗传算法在求解效率上优于Lingo求解器;选址结果集中在洗舱热度值靠前的港口;所选案例建设6座洗舱站时空载距离最小,为250千米/(艘·年)左右。 展开更多
关键词 洗舱站 选址 离散变量 遗传算法
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离散变量影响下激光通信网络拓扑结构优化研究 被引量:1
3
作者 郭玲伟 洪小飞 彭冲冲 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第7期199-204,共6页
激光通信网络在进行信息传输时容易受到离散变量的影响,降低信息传输质量。为此,研究离散变量影响下激光通信网络拓扑结构优化方法。生成激光通信网络初始拓扑结构,分析离散变量带来的影响。根据激光通信网络拓扑结构优化目标,建立激光... 激光通信网络在进行信息传输时容易受到离散变量的影响,降低信息传输质量。为此,研究离散变量影响下激光通信网络拓扑结构优化方法。生成激光通信网络初始拓扑结构,分析离散变量带来的影响。根据激光通信网络拓扑结构优化目标,建立激光通信网络的拓扑结构优化目标模型。采用多目标进化方法,剔除拓扑结构中的冗余链路,实现对激光通信网络拓扑结构的优化。实验结果表明,所提方法优化后的网络拓扑结构链路平均长度在50 cm以下,通信节点能量在48 J以上,网络生存轮数高于371轮,优化性能好,有效剔除了网络拓结构中的冗余路径。 展开更多
关键词 离散变量 激光通信网络 拓扑结构优化 优化目标函数 多目标进化方法
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薄煤层下离散变量型乳化液泵特性分析
4
作者 刘银报 赵仁亮 《机床与液压》 北大核心 2024年第18期177-181,共5页
现有薄煤层大流量的乳化液泵系统常需按峰值工作功率配置乳化液泵,但不同工况系统需求的功率差别较大,小负载工况系统的能量损耗较大。为减少系统的能量损耗,提出离散变量型乳化液泵系统,设计相同额定流量和不同额定流量2种方案,将单台... 现有薄煤层大流量的乳化液泵系统常需按峰值工作功率配置乳化液泵,但不同工况系统需求的功率差别较大,小负载工况系统的能量损耗较大。为减少系统的能量损耗,提出离散变量型乳化液泵系统,设计相同额定流量和不同额定流量2种方案,将单台大功率乳化液泵分为4台小功率泵,3台工作1台备用,根据不同的工况和动作,通过控制卸荷阀的开闭输出多级功率,实现系统供需功率匹配;并且当其中任意一台泵出现故障时,可采用备用泵提供流量,提高系统的冗余度和容错度。在相同工况下,对原系统和离散变量型乳化液泵系统进行仿真分析。结果表明:所提系统可显著降低整机的峰值功率和能量消耗,单个运行工况下可减少系统能量消耗47.6%;所提系统可逐步满足智能化综采工作面大流量、高能效、高冗余的供液需求。 展开更多
关键词 离散变量型乳化液泵 数字泵 冗余 节能
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自动电压控制中连续变量与离散变量的协调方法 (一)变电站内协调电压控制 被引量:32
5
作者 郭庆来 孙宏斌 +8 位作者 张伯明 吴文传 王彬 李柱华 汤磊 王蓓 宁文元 郑燕涛 袁平 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2008年第8期39-42,107,共5页
无功电压调节手段既包括连续变量(发电机、调相机等),也包括离散变量(电容器、电抗器、有载调压分接头等),在自动电压控制过程中二者的协调体现在厂站内部和厂站之间2个层面。文中提出了"离散设备优先动作,连续设备精细调节"... 无功电压调节手段既包括连续变量(发电机、调相机等),也包括离散变量(电容器、电抗器、有载调压分接头等),在自动电压控制过程中二者的协调体现在厂站内部和厂站之间2个层面。文中提出了"离散设备优先动作,连续设备精细调节"的原则。重点研究了变电站内部的协调电压控制问题,提出了"集中控制+电压无功控制备用"的变电站控制模式。在控制策略的求解上,首先基于专家规则得到无功调节方向,然后基于控制灵敏度在离散设备与连续设备之间进行无功分配。该成果已在国内多个网、省级电网控制中心得到实际应用。 展开更多
关键词 控制中心 自动电压控制 离散变量 连续变量 变电站
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一种基于高斯罚函数的大规模无功优化离散变量处理方法 被引量:42
6
作者 李志刚 吴文传 +1 位作者 张伯明 郭庆来 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第4期68-76,10,共9页
含离散变量的电力系统无功优化属于非线性混合整数规划问题,这类问题目前仍缺乏理论上严格有效的求解方法。提出一种基于高斯罚函数的离散变量连续化的处理策略,用于求解含离散变量的无功优化问题。在对高斯罚函数的性质和参数影响进行... 含离散变量的电力系统无功优化属于非线性混合整数规划问题,这类问题目前仍缺乏理论上严格有效的求解方法。提出一种基于高斯罚函数的离散变量连续化的处理策略,用于求解含离散变量的无功优化问题。在对高斯罚函数的性质和参数影响进行分析讨论后,设计出一种结合非线性规划内点法和高斯罚函数参数调整策略的无功优化实用算法。由于高斯罚函数具有连续可微等良好性质,所提方法具有良好的寻优化和计算性能。最后在不同规模的标准系统和实际系统上进行算例测试,以验证算法的鲁棒性和实用性。 展开更多
关键词 无功优化 离散变量 高斯罚函数 内点法
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自动电压控制中连续变量与离散变量的协调方法 (二)厂站协调控制 被引量:22
7
作者 郭庆来 孙宏斌 +4 位作者 张伯明 吴文传 王彬 李柱华 汤磊 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2008年第9期65-68,78,共5页
遵循"离散设备优先动作,连续设备精细调节"的原则,以变电站母线电压上下限为协调约束,提出了一种基于协调约束实时更新的厂站协调电压控制方案。首先在变电站侧增加虚拟调相机,通过站内协调,在给出离散设备控制策略的同时,得... 遵循"离散设备优先动作,连续设备精细调节"的原则,以变电站母线电压上下限为协调约束,提出了一种基于协调约束实时更新的厂站协调电压控制方案。首先在变电站侧增加虚拟调相机,通过站内协调,在给出离散设备控制策略的同时,得到虚拟调相机的期望无功出力;然后,按照控制等价原则,将虚拟调相机无功出力转换为实时更新的协调约束,并加入到本区域的协调二级电压控制(CSVC)模型中统一求解,该CSVC模型无离散变量,避免了混合整数规划问题的求解。所述成果已在国内多个网、省级电网得到实际应用。 展开更多
关键词 控制中心 自动电压控制 离散变量 连续变量 协调控制
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计及离散变量基于互补约束全光滑牛顿法的无功优化 被引量:17
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作者 林济铿 石伟钊 +3 位作者 武乃虎 刘涛 郑卫洪 王东涛 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期93-100,13,共8页
针对电力系统无功优化确定性算法在处理离散变量时有困难及收敛域小的问题,提出把基于互补约束的全光滑牛顿算法用于含离散控制变量的电力系统无功优化。该方法使用光滑松弛函数,以避免海森(Hessian)矩阵的奇异性,将优化模型的1阶优化条... 针对电力系统无功优化确定性算法在处理离散变量时有困难及收敛域小的问题,提出把基于互补约束的全光滑牛顿算法用于含离散控制变量的电力系统无功优化。该方法使用光滑松弛函数,以避免海森(Hessian)矩阵的奇异性,将优化模型的1阶优化条件(Karush-Kuhn-Tucker,KKT)中的互补约束条件转化为光滑非线性方程,从而把非线性优化问题重构成一组非线性方程组的根求解问题,并用牛顿法进行求解。在此基础上,进一步提出以离散变量的2个边界构造其互补约束条件,并将约束条件直接嵌入到牛顿法中,实现离散变量在优化过程中的逐次逼近。算例表明:该无功优化方法具有大范围收敛性,突破了基于内点法等的无功优化技术要求系统初始点必须位于系统可行域之内的限制;采用互补约束条件处理离散变量,简单有效,能够可靠地同时得到连续变量及离散变量的最优解。 展开更多
关键词 无功优化 互补约束 光滑牛顿算法 离散变量
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包含两类变量的离散变量桁架结构拓扑优化设计 被引量:29
9
作者 柴山 石连栓 孙焕纯 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 1999年第5期574-584,共11页
建立了包含截面和拓扑两类变量的离散变量结构拓扑优化设计的数学模型,该模型考虑了截面变量与拓扑变量间的耦合关系,反映了拓扑优化问题的组合优化本质,可以较好地解决"极限应力"、"最优解的奇异性"等困扰结构... 建立了包含截面和拓扑两类变量的离散变量结构拓扑优化设计的数学模型,该模型考虑了截面变量与拓扑变量间的耦合关系,反映了拓扑优化问题的组合优化本质,可以较好地解决"极限应力"、"最优解的奇异性"等困扰结构拓外优化设计的问题.同时采用相对差商法进行离散变量桁架结构拓扑优化,直接求解包含两类变量的离散变量结构拓扑优化设计数学模型,收到了比较满意的效果. 展开更多
关键词 离散变量 拓扑 结构优化设计 组合优化 桁架
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离散变量优化设计的改进斐波那契遗传算法 被引量:13
10
作者 张延年 刘斌 +2 位作者 朱朝艳 董锦坤 李艺 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期55-60,共6页
根据工程实际,充分考虑规范规定的约束条件和各项技术标准要求,建立离散变量结构优化模型。针对遗传算法在迭代过程中经常出现未成熟收敛、振荡、随机性太大和迭代过程缓慢等缺点,提出一种新的遗传算子———转基因算子,用于对遗传算法... 根据工程实际,充分考虑规范规定的约束条件和各项技术标准要求,建立离散变量结构优化模型。针对遗传算法在迭代过程中经常出现未成熟收敛、振荡、随机性太大和迭代过程缓慢等缺点,提出一种新的遗传算子———转基因算子,用于对遗传算法的改进;提出一种离散变量结构优化设计的斐波那契算法,并与遗传算法结合在一起解决问题。优化设计结果表明,这种改进斐波那契遗传算法的收敛特性得到很好的改善,即发挥了斐波那契算法省时、局部搜索能力强的特点,又发挥了遗传算法全局性好的特点,是有效的工程结构优化设计方法。 展开更多
关键词 离散变量 结构优化 改进遗传算法 混合遗传算法
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基于离散变量的多材料结构拓扑优化设计
11
作者 刘宏亮 王成 梁缘 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期611-617,共7页
多材料结构拓扑优化相比于单材料结构优化具有更大的设计空间,展现出巨大的设计潜力和应用前景。本文基于离散设计变量研究多材料结构拓扑优化,通过建立有效的设计优化方法,获得轻质高效的结构设计。首先,根据离散变量的特点,建立多材... 多材料结构拓扑优化相比于单材料结构优化具有更大的设计空间,展现出巨大的设计潜力和应用前景。本文基于离散设计变量研究多材料结构拓扑优化,通过建立有效的设计优化方法,获得轻质高效的结构设计。首先,根据离散变量的特点,建立多材料结构拓扑优化模型,由离散变量下约束函数和目标函数的灵敏度信息构造序列近似整数规划子问题,采用运动极限策略限制设计变量的改变量以保证整数规划子问题的近似精度。为了解决离散变量的组合复杂性,采用具有多项式复杂度的正则松弛算法来高效求解(和经典的连续变量算法效率相当)。本文利用多材料结构最小柔顺性优化问题以及最大传热效率优化问题研究离散变量方法的有效性。数值算例表明,离散变量优化方法可以获得稳定迭代收敛的多材料拓扑设计,优化构型中的材料界面清晰分明,有效避免了出现模糊区域。 展开更多
关键词 拓扑优化 离散设计变量 整数规划 多材料结构
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复合形遗传算法在离散变量桁架结构拓扑优化设计中的应用 被引量:14
12
作者 朱朝艳 刘斌 +1 位作者 张延年 郭鹏飞 《四川大学学报(工程科学版)》 EI CAS CSCD 2004年第5期6-10,共5页
为了避免在结构拓扑优化过程中杆件和节点的增删带来的奇异解,设计了一些启发式准则来产生结构可能的拓扑结构形式,再采用混合遗传算法———复合形遗传算法进行截面优化。把复合形法嵌入到遗传算法中,利用复合形法对群体中的可行个体... 为了避免在结构拓扑优化过程中杆件和节点的增删带来的奇异解,设计了一些启发式准则来产生结构可能的拓扑结构形式,再采用混合遗传算法———复合形遗传算法进行截面优化。把复合形法嵌入到遗传算法中,利用复合形法对群体中的可行个体和不可行个体分别进行处理,可提高遗传算法种群的质量,有利于最优解的搜索。该方法既有复合形法快速高效的特点,又有遗传算法全局性好的特点。算例的结果表明,该方法用于桁架结构拓扑优化设计是有效的。 展开更多
关键词 离散变量 桁架结构 拓扑优化 复合形法 遗传算法 复合形遗传算法
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离散变量桁架结构拓扑优化的杂交算法 被引量:8
13
作者 朱朝艳 刘斌 +1 位作者 李艺 张延年 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第8期800-803,共4页
为了加快遗传算法的进化过程,提出了遗传算法和拟满应力算法相结合的杂交算法,并将它应用于离散变量桁架结构的拓扑优化问题·在对桁架结构受力分析的基础上,提出一种启发式方法对随机生成的拓扑结构形式作必要修正,以快速产生符合... 为了加快遗传算法的进化过程,提出了遗传算法和拟满应力算法相结合的杂交算法,并将它应用于离散变量桁架结构的拓扑优化问题·在对桁架结构受力分析的基础上,提出一种启发式方法对随机生成的拓扑结构形式作必要修正,以快速产生符合机动性要求的拓扑结构形式·利用遗传算法进行桁架结构拓扑优化,用拟满应力算法进行截面优化,并将截面优化的结果传递给遗传算法作为拓扑优化中遗传操作的根据,这样大大减少单纯用遗传算法进行优化的解空间,从而加快搜索进程·算例的结果表明,该方法用于桁架结构拓扑优化是简单、快速和有效的· 展开更多
关键词 启发式方法 离散变量 桁架结构 拓扑优化 遗传算法 拟满应力算法 杂交算法
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多工况多约束离散变量桁架拓扑优化的 GA 算法 被引量:11
14
作者 高峰 王德俊 +1 位作者 胡俏 赵东升 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第1期94-97,共4页
采用遗传算法(GA)求解了多工况、多约束的拓扑优化问题,并对拓扑优化设计变量的遗传编码、约束处理及结构重分析减少等三个方面进行了改进·设计变量采用了额外基因表示法,更易获得最优拓扑结构·为减少结构重分析次数,... 采用遗传算法(GA)求解了多工况、多约束的拓扑优化问题,并对拓扑优化设计变量的遗传编码、约束处理及结构重分析减少等三个方面进行了改进·设计变量采用了额外基因表示法,更易获得最优拓扑结构·为减少结构重分析次数,引入了Steadystate遗传算法,并采用了新的约束处理方法,扩大了搜索空间· 展开更多
关键词 遗传算法 桁架 拓扑优化 离散变量 多工况 设计
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离散变量桁架结构拓扑优化的混合遗传算法 被引量:8
15
作者 朱朝艳 刘斌 +1 位作者 郭鹏飞 张延年 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2004年第6期656-661,共6页
为了避免结构拓扑优化过程中杆件和节点的增删带来的计算上的麻烦 ,在对桁架结构受力分析的基础上 ,提出一种启发式方法 ,以快速产生符合机动性要求的拓扑结构形式 ;然后在既定的拓扑结构形式下采用混合遗传算法———拟满应力遗传算法... 为了避免结构拓扑优化过程中杆件和节点的增删带来的计算上的麻烦 ,在对桁架结构受力分析的基础上 ,提出一种启发式方法 ,以快速产生符合机动性要求的拓扑结构形式 ;然后在既定的拓扑结构形式下采用混合遗传算法———拟满应力遗传算法进行截面优化。该方法通过在遗传算法中嵌入拟满应力算子 ,同时对基本遗传算法采用最优个体保留、最差个体替换和控制种群个体差异等改进措施 ,有效提高遗传算法求解的效率和质量。算例结果表明 ,该方法用于离散变量桁架结构拓扑优化是有效的。 展开更多
关键词 离散变量 桁架结构 拓扑优化 拟满应力法 遗传算法 混合遗传算法
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离散变量桁架结构的布局优化设计 被引量:31
16
作者 王跃方 孙焕纯 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第4期458-462,共5页
研究了多工况下受应力、位移约束的离散截面变量桁架结构的布局优化问题,提出了一个序列两级算法,在第一级优化中进行形状-截面优化,在第二级优化中进行拓扑优化。两级优化交替进行,最后得到最优的拓扑形式、几何形状和截面积分布... 研究了多工况下受应力、位移约束的离散截面变量桁架结构的布局优化问题,提出了一个序列两级算法,在第一级优化中进行形状-截面优化,在第二级优化中进行拓扑优化。两级优化交替进行,最后得到最优的拓扑形式、几何形状和截面积分布。算例表明本法能够得到较好的布局优化结果。 展开更多
关键词 空间桁架 布局 最佳化 离散变量
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遗传算法在离散变量优化问题中的应用研究 被引量:11
17
作者 何大阔 王福利 毛志忠 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期1154-1156,共3页
针对实际应用中大量存在的离散变量优化设计问题,研究了利用一般连续变量方法进行离散变量优化设计的不足。结合离散变量优化问题与遗传算法的特点,提出离散交叉算子和离散变异算子,使遗传算子真正在离散空间中进行搜索。基于线性搜索... 针对实际应用中大量存在的离散变量优化设计问题,研究了利用一般连续变量方法进行离散变量优化设计的不足。结合离散变量优化问题与遗传算法的特点,提出离散交叉算子和离散变异算子,使遗传算子真正在离散空间中进行搜索。基于线性搜索思想提出离散引导算子以提高遗传算法的局部寻优能力,将种群逐步向离散极值点进行引导,实现算法的快速离散寻优。通过对两个实际离散变量优化设计问题的应用研究,验证了本方法解决离散变量优化设计问题的有效性。 展开更多
关键词 离散变量 遗传算法 离散交叉算子 离散变异算子 引导算子
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多工况多约束下离散变量桁架结构的拓扑优化设计 被引量:37
18
作者 王跃方 孙焕纯 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 1995年第3期365-369,共5页
提出了一个多工况下受应力、位移约束的离散变量桁架结构的拓扑优化方法,给出了结构拓扑形式变更时的约束处理方法及杆件删除策略,使基结构设计空间的维数不断降低,达到最优拓扑,避免了奇异解的出现,在算例中指出了截面离散集和位... 提出了一个多工况下受应力、位移约束的离散变量桁架结构的拓扑优化方法,给出了结构拓扑形式变更时的约束处理方法及杆件删除策略,使基结构设计空间的维数不断降低,达到最优拓扑,避免了奇异解的出现,在算例中指出了截面离散集和位移约束对最优拓扑的影响;算例给出了满意的拓扑优化解。 展开更多
关键词 离散变量 拓扑优化 桁架结构 最优设计
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离散变量桁架的形状优化设计 被引量:18
19
作者 孙焕纯 王跃方 黄吉锋 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第1期10-16,共7页
提出了离散截面变量空间桁架形状优化的一个两级算法.在第一级优化中,固定节点的位置,以杆件面积为设计变量,进行离散变量截面优化;在第二级优化中,以节点坐标为设计变量,同时考虑截面变化;形成一系列优化子问题,按目标函数下... 提出了离散截面变量空间桁架形状优化的一个两级算法.在第一级优化中,固定节点的位置,以杆件面积为设计变量,进行离散变量截面优化;在第二级优化中,以节点坐标为设计变量,同时考虑截面变化;形成一系列优化子问题,按目标函数下降方向用Fibonacci法搜索出各坐标设计变量的最优变动值,从而形成新的节点位置.两级优化交替进行,直到收敛为止.算例表明本方法简单,收敛平稳,优化效果较好.在算例中讨论了不同的节点坐标初值对优化结果的影响及产生原因. 展开更多
关键词 空间桁架 形状 算法 最佳化 离散变量
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具有动应力和动位移约束的离散变量结构拓扑优化设计方法 被引量:9
20
作者 石连栓 孙焕纯 冯恩民 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2001年第7期695-700,共6页
讨论了动应力、动位移约束下离散变量结构拓扑优化设计问题· 首先给出问题的数学模型 ,然后用拟静力算法 ,将结构惯性力极值作为静载荷施加到结构上 ,求得结构的动位移和动内力 ,将考虑动应力约束和动位移约束的离散变量结构拓扑... 讨论了动应力、动位移约束下离散变量结构拓扑优化设计问题· 首先给出问题的数学模型 ,然后用拟静力算法 ,将结构惯性力极值作为静载荷施加到结构上 ,求得结构的动位移和动内力 ,将考虑动应力约束和动位移约束的离散变量结构拓扑设计问题化为静应力和静位移约束的优化问题 ,然后利用两类变量统一考虑的离散变量结构拓扑优化设计的综合算法进行求解· 展开更多
关键词 离散变量 结构优化 拓扑优化 动应力约束 动位移约束 拟静力方法
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