单层网壳结构的局部加肋渐进式拓扑优化方法

1

作者 王润谷 董骁 龚景海 《上海交通大学学报》 北大核心 2025年第7期1019-1028,共10页

研究单层网壳结构的局部加肋拓扑优化对提升其经济性与整体稳定性有重要意义.针对单层网壳结构,以结构用钢量为评价指标,基于渐进结构优化算法,提出局部加肋拓扑优化方法.根据结构中杆件的内力分布计算应变能,结合单层网壳结构的特点建... 研究单层网壳结构的局部加肋拓扑优化对提升其经济性与整体稳定性有重要意义.针对单层网壳结构,以结构用钢量为评价指标,基于渐进结构优化算法,提出局部加肋拓扑优化方法.根据结构中杆件的内力分布计算应变能,结合单层网壳结构的特点建立网格加强评价准则,在迭代运算中增加锥体加强应变能过大的网格,删除应变能过小的新增锥体,比较优化前后网壳结构的用钢量与整体稳定性,验证结构优化方法的可行性.经拓扑优化得到新的局部加肋单层网壳结构,相较于初始结构,优化后的结构用钢量减小,并且整体稳定性提高,结果可为单层网壳结构的局部加肋设计优化提供技术参考. 展开更多

关键词 单层网壳结构 局部加肋 渐进结构优化算法 拓扑优化

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基于双向渐进结构优化算法的预制拼装箱梁剪力键设计研究 被引量：4

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作者 刘世明 黄如妍 +2 位作者 孙宝珊 巴松涛 李晓克 《世界桥梁》 北大核心 2024年第4期77-84,共8页

为研究单项和多项荷载组合作用下节段预制拼装箱梁接缝处剪力键受力状况,以郑州南四环全预制装配高架桥为背景,采用Abaqus软件和双向渐进结构优化(BESO)算法,建立典型箱梁节段分析模型,研究剪力键在单位轴力、剪力、扭矩、弯矩和不同荷... 为研究单项和多项荷载组合作用下节段预制拼装箱梁接缝处剪力键受力状况,以郑州南四环全预制装配高架桥为背景,采用Abaqus软件和双向渐进结构优化(BESO)算法,建立典型箱梁节段分析模型,研究剪力键在单位轴力、剪力、扭矩、弯矩和不同荷载组合作用下的布置规律。结果表明:轴力作用时剪力键应布置于顶板;剪力作用时剪力键应布置于腹板和底板;扭矩作用时剪力键应布置在顶板、腹板交接处和腹板外侧;横桥向弯矩作用时剪力键应布置于顶板、腹板下侧和底板;竖向弯矩作用时,剪力键应布置于顶板翼缘。轴剪组合作用下,当剪力占比小于50%时,轴力对剪力键布置起控制作用;当剪力占比达95.24%时,剪力对剪力键布置起控制作用。弯剪组合作用下,当剪力占比超过4.76%时,剪力对剪力键布置起控制作用;当剪力占比小于0.50%时,横桥向弯矩对剪力键布置起控制作用。扭剪组合作用下,当剪力占比超过0.10%时,剪力对剪力键布置起控制作用。预制拼装箱梁剪力键布置受荷载类型及荷载组合影响显著,应考虑不同位置剪力键的实际受力状况进行设计。 展开更多

关键词 节段预制拼装箱梁 剪力键布置 双向渐进结构优化算法 传力机理 单项荷载 荷载组合 设计优化 有限元法

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基于柔性机构的机翼前缘变形多目标优化 被引量：8

3

作者 葛文杰 朱鹏刚 +1 位作者 刘世丽 张永红 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期211-217,共7页

全柔性机构用于自适应机翼具有实现其形状的连续平滑变形和轻量化等优点。文章根据机翼前缘在不同飞行状态下气动外形要求,以离散体结构拓扑优化为出发点,以目标形状与实际形状的边界曲线之差最小为优化目标,并考虑机构变形要求和刚性... 全柔性机构用于自适应机翼具有实现其形状的连续平滑变形和轻量化等优点。文章根据机翼前缘在不同飞行状态下气动外形要求,以离散体结构拓扑优化为出发点,以目标形状与实际形状的边界曲线之差最小为优化目标,并考虑机构变形要求和刚性要求等问题,建立了多目标优化函数;采用遗传算法(GA)和双向渐进结构优化法(BESO)相结合,应用于Matlab与Ansys,通过二次优化,获得了稳定的最优解,不仅实现编程模块化,而且提高了优化效率。最后,对结果进行Ansys仿真分析和模型实验验证。结果表明:仿真结果和模型实验结果一致,该方法是可行的。 展开更多

关键词 变形柔性机翼 拓扑优化 遗传算法 全柔性机构 BESO

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加窗渐进结构优化算法 被引量：9

4

作者 王磊佳 张鹄志 祝明桥 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1037-1044,共8页

渐进结构优化算法通常用于寻找结构最优的拓扑形状,指导结构的设计。但其删除准则的缺陷易引起计算效率低等一系列问题。本文对删除准则进行了改进,提出了加窗渐进结构优化算法。该算法引入结构整体平均应变能密度作为单元删除准则,同... 渐进结构优化算法通常用于寻找结构最优的拓扑形状,指导结构的设计。但其删除准则的缺陷易引起计算效率低等一系列问题。本文对删除准则进行了改进,提出了加窗渐进结构优化算法。该算法引入结构整体平均应变能密度作为单元删除准则,同时将单元删除率设定为窗口可调的自适应状态。该算法一定程度上解决了传统渐进结构优化算法中计算效率较低和优化过程易发生畸变的问题,且推广至高阶有限元单元应用后扩大了其应用范围。通过与Michell理论解对比,其构造的拓扑的可靠性也得到了证明。 展开更多

关键词 结构优化 拓扑优化 渐进结构优化算法 计算效率 加窗

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大型产品结构优化问题的病毒进化遗传算法 被引量：14

5

作者 胡仕成 徐晓飞 战德臣 《计算机集成制造系统-CIMS》 EI CSCD 北大核心 2003年第3期202-205,共4页

针对一种大型产品结构的质量一成本优化问题,设计了一种病毒进化遗传算法,提出了相应的编码解码方案和适应度的计算。病毒进化遗传算法是一种协同进化算法,既实现了遗传操作在父子代群体间纵向继承进化信息进行全局搜索的功能,也实现了... 针对一种大型产品结构的质量一成本优化问题,设计了一种病毒进化遗传算法,提出了相应的编码解码方案和适应度的计算。病毒进化遗传算法是一种协同进化算法,既实现了遗传操作在父子代群体间纵向继承进化信息进行全局搜索的功能,也实现了病毒感染操作在同一代群体中横向传播进化信息进行局部搜索的功能,从而可以比遗传算法较快获得问题的满意解。最后给出了病毒进化遗传算法的试验仿真结果。 展开更多

关键词 病毒进化遗传算法 产品结构 优化决策 0/1多选择背包问题

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进化神经网络在复合材料格栅结构设计中的应用 被引量：6

6

作者 荣晓敏 徐元铭 吴德财 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期305-309,共5页

根据Kolmogorov多层神经网络映射存在定理,利用进化神经网络来实现结构设计参数(输入)与结构响应参数(输出)的全局非线性映射关系,以此来代替实际结构优化过程中存在的大量有限元计算,从而提高优化效率。以遗传算法为优化求解器,神经网... 根据Kolmogorov多层神经网络映射存在定理,利用进化神经网络来实现结构设计参数(输入)与结构响应参数(输出)的全局非线性映射关系,以此来代替实际结构优化过程中存在的大量有限元计算,从而提高优化效率。以遗传算法为优化求解器,神经网络屈曲稳定性响应面为主要约束,对复合材料格栅加筋结构的优化问题进行了分析研究。算例表明,在相同(有限元)样本数据的情况下,进化神经网络通过自适应调节网络结构和权值,可获得比BP神经网络更高精度的映射模型,具有很强的泛化能力。该方法可为解决大型复合材料结构优化设计提供一条高效途径。 展开更多

关键词 复合材料 格栅加筋板 结构优化 进化神经网络 遗传算法

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计算机试验的分步优化设计研究 被引量：3

7

作者 黄靓 易伟建 汪优 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第8期65-69,共5页

针对传统的计算机试验优化设计计算费时的不足,一方面改进了原始的随机进化寻优算法,以兼顾深度搜索与广度搜索;另一方面提出了分步试验优化设计的思路,逐步分批地布置试验样本点,化整为零地减小搜索空间;最后采用径向基神经网络替代模... 针对传统的计算机试验优化设计计算费时的不足,一方面改进了原始的随机进化寻优算法,以兼顾深度搜索与广度搜索;另一方面提出了分步试验优化设计的思路,逐步分批地布置试验样本点,化整为零地减小搜索空间;最后采用径向基神经网络替代模型,以均匀试验设计为例,检验分步试验优化设计方法的有效性.计算实践表明,改进算法可平均节省50%左右的机时,寻找到与原始算法结果相差约1%的最优值;分步试验设计较一步试验设计可减少40%-60%左右的机时,数值实验表明,随着试验样本点数量的递增,由不同试验设计所产生的替代模型的误差将趋于一致,分步试验设计尤其适合基于大规模试验样本点的替代模型。 展开更多

关键词 结构可靠性 计算机试验 优化设计 随机进化算法 替代模型

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金融结构优化方法与理论 被引量：3

8

作者 刘超 赵琪 +1 位作者 马玉洁 高扬 《北京工业大学学报（社会科学版）》 2016年第5期47-55,共9页

金融结构不存在一个放之四海而皆准的最优标准,一国的最优金融结构由特定时期的国情所决定。金融结构优化是实现最优金融结构,进而促进经济健康发展的重要手段。系统梳理了金融结构理论的演变历程,分析了金融结构的优化目标,总结了金融... 金融结构不存在一个放之四海而皆准的最优标准,一国的最优金融结构由特定时期的国情所决定。金融结构优化是实现最优金融结构,进而促进经济健康发展的重要手段。系统梳理了金融结构理论的演变历程,分析了金融结构的优化目标,总结了金融结构的优化方法。在文献研究基础上,明确后续研究的突破口在于如何针对金融结构与经济发展多目标的复杂交互关系,实现金融结构的多目标优化。为此,提出基于进化算法的金融结构多目标优化研究新视角,明确其中的关键问题,并对后续研究做出展望。 展开更多

关键词 金融结构 经济发展 多目标优化 进化算法

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基于生态算法的城市建设用地结构优化 被引量：5

9

作者 吕涛 郝泳涛 王力生 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1130-1138,共9页

借鉴自然生态系统解决优化问题的思想和机制,提出了"城市土地生态系统"概念.首先定义城市土地生态系统的结构及其自主进化机理,然后创建城市土地生态系统自主进化过程的算法模型——城市土地生态系统进化算法(简称城市生态算... 借鉴自然生态系统解决优化问题的思想和机制,提出了"城市土地生态系统"概念.首先定义城市土地生态系统的结构及其自主进化机理,然后创建城市土地生态系统自主进化过程的算法模型——城市土地生态系统进化算法(简称城市生态算法).最后,构建城市建设用地结构优化数学模型,并使用城市生态算法进行求解.选取上海市作为算法应用实例,结果表明城市生态算法能够很好地解决城市建设用地结构优化问题. 展开更多

关键词 进化计算 城市生态算法 土地结构优化 城市建设用地 食物链

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桁架结构尺寸和形状、拓扑的渐进优化方法 被引量：8

10

作者 刘涛 邓子辰 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期739-743,共5页

提出了一种求解桁架结构尺寸 ,形状和拓扑组合优化的渐进优化方法。将优化问题分解为拓扑优化和尺寸、形状优化两个子问题分层求解。通过连续化的拓扑变量和近似方法构造了拓扑变量灵敏度系数计算式 ,由拓扑变量灵敏度系数识别和删除杆... 提出了一种求解桁架结构尺寸 ,形状和拓扑组合优化的渐进优化方法。将优化问题分解为拓扑优化和尺寸、形状优化两个子问题分层求解。通过连续化的拓扑变量和近似方法构造了拓扑变量灵敏度系数计算式 ,由拓扑变量灵敏度系数识别和删除杆件单元。结构尺寸、形状优化采用准则法和渐进移点法的组合方法。分层优化时 ,在桁架中加上所有可能的杆件 ,先进行尺寸、形状优化 ,再进行拓扑优化 ,随后二者交替进行迭代 ,迭代过程的结构重量最小值即为最优解。算例表明了文中方法的有效性 。 展开更多

关键词 拓扑优化 尺寸、形状优化 桁架结构

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复合材料格栅结构优化设计中的计算智能技术 被引量：3

11

作者 荣晓敏 徐元铭 吴德财 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第8期926-929,共4页

针对复合材料格栅结构优化设计多变量、多约束、连续和离散混合变量、高度非线性的难点,提出了用进化神经网络来实现结构设计参数(输入)与结构响应参数(输出)的全局非线性映射关系,以此来代替优化过程中的有限元计算,以提高优化效率.以... 针对复合材料格栅结构优化设计多变量、多约束、连续和离散混合变量、高度非线性的难点,提出了用进化神经网络来实现结构设计参数(输入)与结构响应参数(输出)的全局非线性映射关系,以此来代替优化过程中的有限元计算,以提高优化效率.以遗传算法为优化求解器,神经网络屈曲稳定性响应面为主要约束,对复合材料格栅加筋结构进行优化.结果表明,在相同样本数的情况下,进化神经网络可获得比BP网络更高精度的映射模型,具有很强的泛化能力.该方法可以为解决大型复合材料结构优化问题提供一条高效途径. 展开更多

关键词 计算智能 进化神经网络 遗传算法 复合材料 格栅加筋板 结构优化

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复合材料后掠机翼的气动弹性剪裁方法研究 被引量：6

12

作者 白俊强 辛亮 +2 位作者 刘艳 华俊 李国俊 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期843-848,共6页

提出了一种混合多级结构优化算法,以大展弦比复合材料后掠机翼为研究对象进行了气动弹性剪裁设计。在满足强度、变形约束等前提下,以梁、肋、蒙皮厚度,对结构重量进行最小化设计;继续以减重为目标,满足颤振速度的约束,优化蒙皮各铺层的... 提出了一种混合多级结构优化算法,以大展弦比复合材料后掠机翼为研究对象进行了气动弹性剪裁设计。在满足强度、变形约束等前提下,以梁、肋、蒙皮厚度,对结构重量进行最小化设计;继续以减重为目标,满足颤振速度的约束,优化蒙皮各铺层的比例,并分析了优化中铺层比例对颤振速度的影响;采用遗传算法优化蒙皮的铺层顺序,以增大机翼的颤振速度。研究表明:混合多级结构优化不仅可以减轻机翼的结构重量,还能大大提高机翼的颤振速度;铺层比例优化结果表明较高的±45°铺层比例能使刚度分布更加合理高效。 展开更多

关键词 复合材料 后掠翼 气动弹性剪裁设计 混合多级结构优化算法 颤振

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基于遗传算法的液压机上梁交互式结构优化 被引量：6

13

作者 刘星 陆宝春 +1 位作者 田先春 蒋淮同 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2015年第1期27-31,共5页

很多结构优化问题的数学模型并不存在或难以求解,传统优化方法难以对这类问题进行准确寻优,需要使用交互式结构优化方法。针对基本遗传算法的缺陷,提出了一种改进型遗传算法。以700T铸造式液压机上梁(简称上梁)为例,建立结构优化模型和... 很多结构优化问题的数学模型并不存在或难以求解,传统优化方法难以对这类问题进行准确寻优,需要使用交互式结构优化方法。针对基本遗传算法的缺陷,提出了一种改进型遗传算法。以700T铸造式液压机上梁(简称上梁)为例,建立结构优化模型和遗传算法模型。以上梁的最大变形和最大等效应力为约束条件,以重量为目标函数,基于有限元法和改进遗传算法对上梁进行了交互式结构优化设计。优化结果使上梁变形基本保持不变,最大等效应力降低5.87%,同时使上梁减重12.09%。 展开更多

关键词 液压机上梁 交互式结构优化 改进遗传算法 有限元法

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遗传演化建模方法研究 被引量：1

14

作者 陈伟 李允 +3 位作者 段永刚 黎明 唐炳军 杨应奎 《西南石油学院学报》 CSCD 2000年第4期73-75,共3页

根据观测数据建模 ,首先需要确定模型的结构 ,其后才是估计模型参数 ,而模型结构的确定是建模过程中最困难的阶段。遗传演化建模根据生物遗传机制 ,随机构造一组模型表达式 ,应用简单的基因复制、杂交和变异算子进行模型结构调整 ,同时... 根据观测数据建模 ,首先需要确定模型的结构 ,其后才是估计模型参数 ,而模型结构的确定是建模过程中最困难的阶段。遗传演化建模根据生物遗传机制 ,随机构造一组模型表达式 ,应用简单的基因复制、杂交和变异算子进行模型结构调整 ,同时进行非线性优化估计模型参数 ,从而得到一组优化的模型。遗传演化建模能够获得简单的显式表达式 。 展开更多

关键词 演化计算 遗传算法 自适应建模 结构

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基于动物群落结构的改进病毒进化遗传算法 被引量：1

15

作者 顾民 杨峰 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2010年第6期240-243,共4页

基于动物群落组织结构提出了一种改进的病毒进化遗传算法。主种群由一个父亲和若干个母亲及单身汉组成,父亲和母亲交叉产生后代,单身汉变异产生后代。病毒分为大病毒和小病毒,在前期迭代过程中,大病毒起作用,在后期迭代过程中,小病毒起... 基于动物群落组织结构提出了一种改进的病毒进化遗传算法。主种群由一个父亲和若干个母亲及单身汉组成,父亲和母亲交叉产生后代,单身汉变异产生后代。病毒分为大病毒和小病毒,在前期迭代过程中,大病毒起作用,在后期迭代过程中,小病毒起作用。实例证明,改进的病毒进化遗传算法性能优于传统的病毒进化遗传算法。 展开更多

关键词 病毒进化遗传算法 动物群落 组织结构 函数优化

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基于改进蚁群算法的连续型桁架结构优化设计研究 被引量：5

16

作者 龚雨兵 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2014年第6期807-810,共4页

采用二进制编码方法对连续域设计变量进行离散化处理,对每代蚁群进行交叉、变异和复制等操作。对蚁群算法路径信息素更新方法应用了新的改进方式。应用这种二进制改进蚁群算法,对典型的10杆平面桁架及72杆空间桁架结构进行了结构分析与... 采用二进制编码方法对连续域设计变量进行离散化处理,对每代蚁群进行交叉、变异和复制等操作。对蚁群算法路径信息素更新方法应用了新的改进方式。应用这种二进制改进蚁群算法,对典型的10杆平面桁架及72杆空间桁架结构进行了结构分析与优化。采用改进方法的10杆最优设计方案比目前最优结果,略高0.18%;72杆最优设计方案优于目前最优设计结果,相对优化了2.8%。 展开更多

关键词 优化 结构分析 蚁群算法 连续变量

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基于演化算法的带频率约束的桁架结构形状和尺寸优化 被引量：4

17

作者 薛运虎 韦凌云 +2 位作者 赵玫 郝仰梅 唐天兵 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2010年第12期13-17,共5页

具有频率约束的桁架结构形状和尺寸优化设计是一个难度大的非线性动力优化问题。形状和尺寸变量的耦合通常导致收敛困难,而频率约束则使得动力灵敏度分析困难,传统的优化准则法和数学规划法难于求解。将单纯形算法、子空间变维技术、均... 具有频率约束的桁架结构形状和尺寸优化设计是一个难度大的非线性动力优化问题。形状和尺寸变量的耦合通常导致收敛困难,而频率约束则使得动力灵敏度分析困难,传统的优化准则法和数学规划法难于求解。将单纯形算法、子空间变维技术、均匀变异有机融入郭涛算法,提出一种混合演化算法,避开繁琐的动力灵敏度分析,简单、有效地求解这类桁架形状和尺寸优化问题。典型的桁架算例验证了算法的有效性和可靠性。 展开更多

关键词 桁架优化 演化算法 频率约束 结构优化

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基于双向进化遗传算法的汽车真空泵支架结构拓扑优化设计 被引量：3

18

作者 薛慧鹏 田海洋 +1 位作者 戴明 郑伟刚 《机械设计与制造》 北大核心 2016年第9期255-258,共4页

基于渐进结构优化算法(ESO)、双向渐进结构优化算法(BESO)及遗传算法(GA),提出了一种新的、用于结构拓扑优化设计的算法:双向进化遗传算法(BGESO)。此算法从待优化的初始结构出发,以结构单元的应变能灵敏度分析为依据,用GA算法来实现新... 基于渐进结构优化算法(ESO)、双向渐进结构优化算法(BESO)及遗传算法(GA),提出了一种新的、用于结构拓扑优化设计的算法:双向进化遗传算法(BGESO)。此算法从待优化的初始结构出发,以结构单元的应变能灵敏度分析为依据,用GA算法来实现新算法的双向进化。同时,使用ANSYS中的APDL参数化编程语言实现了双向进化遗传算法的编程,并将新算法的程序模块化。针对企业现生产的汽车真空泵支架需轻量化的技术要求,对支架进行了拓扑优化设计,依据优化结果,结合支架的加工工艺提出了结构的改进方案,使其质量减少了9.5%,并对新支架结构进行了有限元分析验证,验证结果显示,优化设计后的支架在应力、变形量及模态方面都满足其使用要求。。 展开更多

关键词 双向渐进结构优化算法 遗传算法 双向进化遗传算法 结构拓扑优化 ANSYS APDL

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基于BESO算法的大型海洋垂直轴风力机支撑结构优化 被引量：3

19

作者 何文君 苏捷 +5 位作者 周岱 韩兆龙 包艳 赵永生 许玉旺 涂佳黄 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期127-137,共11页

大型海洋垂直轴风力机的研究对发展海洋风能具有重要意义,研究大型垂直轴风力机的合理支撑结构形式对风力发电结构安全至关重要.基于变删除率的双向渐进结构优化(BESO)算法,对大型海洋垂直轴风力机进行支撑结构优化,并通过风力机的动力... 大型海洋垂直轴风力机的研究对发展海洋风能具有重要意义,研究大型垂直轴风力机的合理支撑结构形式对风力发电结构安全至关重要.基于变删除率的双向渐进结构优化(BESO)算法,对大型海洋垂直轴风力机进行支撑结构优化,并通过风力机的动力响应特性分析,验证结构优化方法的可靠性.结果表明:反比例型变删除率的BESO算法能有效改善优化迭代速率,适用于垂直轴风力机的支撑结构优化设计;相比于初始结构,拓扑出的新结构模型在风荷载作用下的风致动力响应显著降低.研究成果可用于垂直轴风力机支撑结构设计优化. 展开更多

关键词 垂直轴风力机 双向渐进结构优化算法 动力响应 减振

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基于改进遗传算法的双向渐进结构优化方法研究 被引量：8

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作者 吴贝尼 夏利娟 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2021年第2期193-201,共9页

本文提出了一种基于改进遗传算法的软删除双向渐进结构优化法(G-BESO),以解决传统双向渐进结构优化法(BESO)中参数(如进化率)设置不当而导致无法获得最优拓扑构型的问题。首先确定单元权重系数与单元密度的递推关系式,形成一种考虑单元... 本文提出了一种基于改进遗传算法的软删除双向渐进结构优化法(G-BESO),以解决传统双向渐进结构优化法(BESO)中参数(如进化率)设置不当而导致无法获得最优拓扑构型的问题。首先确定单元权重系数与单元密度的递推关系式,形成一种考虑单元密度历史信息的材料插值模型,从而增强恢复误删高效单元的能力。然后引入遗传算法中的交叉和变异操作,启发式地更新结构状态以提高全局寻优能力。最后将该方法编写成可用于实际工程结构优化设计的程序。算例表明,提出的方法能稳定得到最优拓扑形状且计算效率更高,可为工程结构的拓扑优化设计提供一定参考。 展开更多

关键词 结构拓扑优化 遗传算法 双向渐进结构优化方法 材料插值模型 最优解

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