[發明專利]一種Geiger型索穹頂結構魯棒性優化系統

在審

• 申請號: 202010437570.2
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111639374A
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 陳聯盟;章禾;朱雪雷;劉毅杰;姜智超;周一一;張福勃
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/23;G06F30/27;G06N3/12;G06Q50/08;E04B7/14;G06F119/14
• 代理公司: 武漢臻誠專利代理事務所(普通合伙) 42233
• 代理人: 胡星馳

1.一種Geiger型索穹頂結構魯棒性優化系統，其特征在于，包括原始模型特征提取模塊、傳代模塊、和結構魯棒性篩選模塊；

所述原始模型特征提取模塊，包括用于對原始Geiger型索穹頂結構提取包括形狀特征和各類桿件的截面參數的優化變量的特征提取子模塊、以及用于確定形狀特征和各類桿件的截面參數優化空間的優化空間提取子模塊；

所述傳代模塊，以所述原始模型特征提取模塊提取的原始Geiger型索穹頂結構的形狀特征和各類桿件的截面參數，按照其參數優化空間編碼遺傳算法的初始種群，并根據結構魯棒性篩選模塊的篩選結果不斷進行傳代，直至傳代次數達到預設的傳代次數閾值；

所述篩選模塊，用于對傳代模塊生成的種群中的每一個個體計算其適應度，并根據其適應度進行“物競天擇”的個體淘汰，對種群中個體按照適應度越高入選幾率越大的原則選擇進入下一代種群，淘汰其他個體，將保留下來的個體返回給所述傳代模塊，并且當傳代次數達到預設傳代次數閾值時，將適應度最高的個體解碼獲得優化后的Geiger型索穹頂結構的形狀特征和各類桿件的截面參數；

所述適應度包括結構魯棒性維度，所述結構魯棒性，采用結構魯棒性指標評價，結構魯棒性越好，結構魯棒性指標越小；所述適應度包括結構魯棒性維度時，篩選模型記作：

適應度為結構魯棒性的倒數。

2.如權利要求1所述的Geiger型索穹頂結構魯棒性優化系統，其特征在于，所述特征提取子模塊提取的形狀特征包括：索穹頂結構模型的節點坐標特征，具體包括：撐桿頂部節點標高、撐桿高度、和/或環索半徑；所述特征提取模塊提取的各類桿件的截面參數為各類桿件的截面面積。

3.如權利要求2所述的Geiger型索穹頂結構魯棒性優化系統，其特征在于，所述優化變量為以下：撐桿頂部節點標高、撐桿高度、環索半徑和各類桿件的截面面積。

4.如權利要求1所述的Geiger型索穹頂結構魯棒性優化系統，其特征在于，所述優化空間提取子模塊，確定形狀特征和各類桿件的截面參數優化空間，使得在優化空間內各類桿件應力不超過其材料屈服強度。

5.如權利要求4所述的Geiger型索穹頂結構魯棒性優化系統，其特征在于，各類桿件應力不超過其材料屈服強度為下限，各類桿件應力計算方法如下：

首先基于索穹頂結構幾何拓撲關系構建平衡矩陣A；利用矩陣理論求得平衡矩陣A的左奇異正交矩陣和右奇異正交矩陣，進而求得結構的獨立機構位移模態和獨立自應力模態；然后根據優化設計目標確定獨立自應力模態組合系數，從而確定結構初始預應力設計值；最后根據實際工程中的荷載工況，計算使用過程中各桿件內力，除以各桿件截面面積即可求得各類桿件應力。

6.如權利要求1所述的Geiger型索穹頂結構魯棒性優化系統，其特征在于，所述傳代模塊包括編碼子模塊、以及迭代子模塊；

所述編碼子模塊用于將原始模型特征提取模塊提取的原始Geiger型索穹頂結構的形狀特征和各類桿件的截面參數編碼為個體，并傳遞給所述傳代子模塊；

所述傳代子模塊用于根據編碼子模塊獲得的個體生成初始種群、或者根據所述篩選模塊獲得的適應度較高的個體生成下一代種群；所述生成下一代種群具體為，對初始種群或所述篩選模塊獲得的適應度較高的個體進行復制、交叉和變異獲得下一代種群。

7.如權利要求6所述的Geiger型索穹頂結構魯棒性優化系統，其特征在于，對初始種群或所述篩選模塊獲得的適應度較高的個體進行交叉具體為：對復制后的個體進行編碼交叉模擬遺傳規律產生新個體并進入下一代種群；所述交叉概率優選為0.6～0.8。

8.如權利要求6所述的Geiger型索穹頂結構魯棒性優化系統，其特征在于，對初始種群或所述篩選模塊獲得的適應度較高的個體進行變異具體為：對復制后的個體按照變異概率對個體的編碼進行隨機替換或的新個體并進入下一代種群，所述變異概率優選為0.1～0.3。