基于免疫蟻群算法的橋式起重機主梁結構拓撲優(yōu)化研究.pdf

1、工程結構優(yōu)化研究作為減少材料使用、提高材料利用率、充分發(fā)揮材料性能的有效手段，已經(jīng)受到越來越多人的重視和青睞。作為結構優(yōu)化中極為重要的拓撲優(yōu)化，是當今學術界研究的熱點、難點問題。結構拓撲關系的優(yōu)化改進可以大大減輕結構重量、改善結構的性能，使材料性能得到充分的發(fā)揮。結構拓撲優(yōu)化的實質(zhì)是搜索尋找邊界約束與加載位置之間的最佳傳力路線，將其轉化為免疫蟻群算法中螞蟻根據(jù)信息素濃度尋找最佳路徑的過程。橋式起重機主梁的有限元分析結果表明：其腹板存在很

2、多低應力區(qū)域，材料性能沒有充分發(fā)揮，因此需要采用結構拓撲優(yōu)化對其進行優(yōu)化減重設計。本文的主要研究內(nèi)容包括：
　　(1)綜述了結構優(yōu)化的發(fā)展歷程、結構拓撲優(yōu)化及蟻群算法的國內(nèi)外發(fā)展研究現(xiàn)狀；提出了免疫理論改進蟻群算法的必要性及免疫蟻群算法拓撲優(yōu)化的可行性。
　　(2)結合結構拓撲優(yōu)化的基本原理、有限元法及其單元生死技術，提出了基于單元應力大小決定單元“生”與“死”的結構拓撲優(yōu)化理論，并構造了其數(shù)學模型。
　　(3)根據(jù)單

3、元生死結構拓撲優(yōu)化的需要，引入了蟻群算法和人工免疫算法。在提取兩種算法各自優(yōu)點的基礎上，提出了免疫原理改進蟻群算法的免疫蟻群算法，闡明了免疫蟻群算法的基本思想，構建了算法基本框架和步驟流程。
　　(4)在構建免疫蟻群算法的基礎上，將有限元分析結果中的單元應力轉換為免疫蟻群算法中信息素播灑，建立了基于免疫蟻群算法的拓撲優(yōu)化理論及其相應的程序。
　　(5)在研究主梁結構靜力分析及其結果的基礎上，發(fā)現(xiàn)主梁具有大量低效的材料。將提出