[發明專利]一種桁架結構設計優化方法

有效

• 申請號: 201710620152.5
• 申請日: 2017-07-26
• 公開（公告）號: CN107247855B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 李智勇;曾磊;陳少淼;林可;李洋;李仁發
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/27;G06N3/12;G06F111/04;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所(普通合伙) 43001
• 代理人: 鄧淑紅

1.一種桁架結構設計優化方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、建立桁架的數學模型，設定目標函數；

步驟二、確定桁架中各桿件應力和各節點位移的函數關系；

步驟三、定義邊界約束條件，各桿件應力的最大許可應力，各節點位移的最大許可位移；

步驟四、確定適應度函數；

步驟五、設定桿件的長度、彈性模量、泊松比、密度、桿件最大許應力、節點最大許可位移、外部載荷和截面積的取值范圍；

步驟六、選取動態懲罰因子；

步驟七、對CRO算法相關的參數進行設置，設定種群數量、步長、緩沖的初始量、初始動能、反應類型的決定因子、動能損失率、分解常數、合成常數和進化次數，基于以上CRO算法設置進行結構優化，計算可行解所占的比率P_i，再根據P_i確定動態懲罰因子λ(t)；

步驟八、利用簡單遺傳算法對桁架進行結構優化；

步驟九、對分析簡單遺傳算法與CRO算法輸出的結果進行分析，并保留該迭代輪次最優解；

步驟十、重復步驟七到步驟九，直到達到指定迭代計算次數，輸出最優解作為最優設計方案。

2.根據權利要求1所述的桁架結構設計優化方法，其特征在于：步驟一中的目標函數設計為桁架結構構件密度ρ、長度l與桿件截面積x的函數。

3.根據權利要求2所述的桁架結構設計優化方法，其特征在于：所述目標函數為：式中W為桿件重量，x₁為水平桿件的截面積，x₂為豎直桿件的截面積，x₃為傾斜桿件的截面積。

4.根據權利要求3所述的桁架結構設計優化方法，其特征在于：步驟四中的適應度函數為：式中α₁與α₂分別代表違反桿件最大許可應力σmax、節點最大許可位移μmax的懲罰因子，σ_i與μ_i分別代表當前桿件應力與位移。

5.根據權利要求1所述的桁架結構設計優化方法，其特征在于：步驟六中懲罰因子為動態懲罰因子，式中P_i為種群可行解數量比例。