水循環(huán)算法在結構優(yōu)化設計中的應用及其在多目標中的改進.pdf

1、群智能優(yōu)化算法已被證實可以用于解決實際工程的優(yōu)化問題。在傳統(tǒng)的優(yōu)化設計方法中，缺少一種處理工程約束問題的法則。然而，隨著信息技術的高速發(fā)展，如今存在大量的致力于研究處理及控制工程中約束問題技術方面的算法。水循環(huán)算法可對約束問題進行求解。本文針對水循環(huán)算法，首先進行了對連續(xù)變量、離散變量的結構最優(yōu)化設計問題的研究;并針對單目標優(yōu)化的水循環(huán)優(yōu)化算法(WCA)改進成多目標水循環(huán)優(yōu)化算法(MWCA)。為了使算法能得到分布均勻的Pareto最優(yōu)解

2、集，在迭代過程中引入了精英集的概念，同時運用擁擠距離計算機制處理精英集。
　　本文簡單介紹了結構優(yōu)化設計及其算法的歷史發(fā)展過程，詳細闡述了水循環(huán)算法的基本理論，計算步驟及流程，并將其應用在結構優(yōu)化設計中。本文的研究內容分為兩個部分:
　　第一，本文將運用WCA針對實際工程進行單目標優(yōu)化設計，實現(xiàn)桁架結構的截面優(yōu)化，形狀優(yōu)化及剛架結構優(yōu)化。第三章以鋼框架結構重量最輕為目標函數(shù)，對三個不同剛架結構進行截面尺寸優(yōu)化。論文第四章以桁

3、架的重量最輕為目標函數(shù)，對17桿平面桁架結構，以及25桿、72桿空間桁架結構進行了尺寸優(yōu)化。第五章以桁架的重量最輕、使用空間最優(yōu)化為目標函數(shù)對6個不同桁架結構進行了形狀優(yōu)化。
　　第二，本文運用MWCA針對實際工程進行多目標優(yōu)化設計，實現(xiàn)對桁架結構的總重量、節(jié)點最大位移及形狀進行相應優(yōu)化，對框架結構的總重量、最大層間位移及總動應變能進行了優(yōu)化。論文第六章，分別將兩個桁架結構與兩個框架結構進行了多目標優(yōu)化。
　　研究結果表明，