[發明專利]一種基于獨立基結構的拓撲和尺寸耦合優化方法

有效

• 申請號: 201310740885.4
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103729681A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 范子杰;鐘薇;蘇瑞意;桂良進
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06N3/12
• 分類號: G06N3/12;G06F17/50
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關暢

1.一種基于獨立基結構的拓撲和尺寸耦合優化方法，它包括以下步驟：

1）對初始桿件結構中的所有桿件單元、節點和每一桿件單元進行對應的屬性進行屬性編號，并對被刪除的桿件單元賦予一第二屬性編號；

2）選擇初始桿件結構中可刪除的桿件單元作為拓撲基結構；

3）選擇初始桿結構中可改變尺寸的桿件單元作為尺寸基結構；

4）采用編碼方法分別對拓撲基結構和尺寸基結構進行編碼，使拓撲基結構和尺寸基結構成為拓撲矩陣染色體和尺寸矩陣染色體；

5）分別隨機產生包含N個拓撲矩陣染色體和尺寸矩陣染色體的初始種群，其中N為初始種群大小；

6）識別當代種群中所有新個體中被刪除的桿件單元；將初始桿件結構的拓撲矩陣染色體與新個體的拓撲矩陣染色體相減，得到桿件單元刪除標識矩陣染色體，識別出元素為1的桿件單元，元素為1的桿件單元為被刪除的桿件單元；

7）識別新個體中桿件單元的屬性編號；

8）通過結構分析獲得當代種群中所有新個體的結構響應值R_i，i=1,…,m；

9）根據結構響應值獲得新個體的適應值fit；

10）判斷是否終止，即若迭代次數達到允許的最大迭代次數則終止，否則繼續步驟11）；

11）根據適應值從當前種群中選擇新個體進入交配池；

12）進入交配池的新個體的拓撲矩陣染色體和尺寸矩陣染色體分別進行交叉變異，得到新的種群，轉至所述步驟6）。

2.如權利要求1所述的一種基于獨立基結構的拓撲和尺寸耦合優化方法，其特征在于：所述步驟1）中每一桿件單元對應的屬性編號為從所有桿件單元橫截面面積的最小值和最大值之間取若干離散值，對每一離散值對應的桿件單元編一個號是屬性編號；被刪除的桿件單元不直接從初始桿件結構中刪除，而是賦予其第二屬性編號，第二屬性編號對應桿件單元的橫截面面積和彈性模量均為相對極小值。

3.如權利要求1所述的一種基于獨立基結構的拓撲和尺寸耦合優化方法，其特征在于：所述步驟6）中新個體為當代種群中的新個體，所謂當代種群指的是正在進化的種群，第一次迭代時，當代種群為初始種群，但是當迭代到第n個循環時，當代種群為上一個迭代循環結束后所產生的新種群。

4.如權利要求2所述的一種基于獨立基結構的拓撲和尺寸耦合優化方法，其特征在于：所述步驟6）中新個體為當代種群中的新個體，所謂當代種群指的是正在進化的種群，第一次迭代時，當代種群為初始種群，但是當迭代到第n個循環時，當代種群為上一個迭代循環結束后所產生的新種群。

5.如權利要求1或2或3或4所述的一種基于獨立基結構的拓撲和尺寸耦合優化方法，其特征在于：所述步驟7）中未被刪除的桿件單元如果不包含于尺寸基結構則其屬性編號保持初始值，如果包含于尺寸基結構則其屬性編號從新個體的尺寸矩陣中獲得。

6.如權利要求1或2或3或4所述的一種基于獨立基結構的拓撲和尺寸耦合優化方法，其特征在于：所述步驟9）中新個體的適應值fit是將所述步驟8）中獲得的結構響應值R_i，i=1,…,m代入下式確定：

fit=f(R₁,R₂,…,R_m)。

7.如權利要求5所述的一種基于獨立基結構的拓撲和尺寸耦合優化方法，其特征在于：所述步驟9）中新個體的適應值fit是將所述步驟8）中獲得的結構響應值R_i，i=1,…,m代入下式確定：

fit=f(R₁,R₂,…,R_m)。