基于離散變量桁架結(jié)構(gòu)截面優(yōu)化及軟件實現(xiàn).pdf

1、在桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，桁架桿件截面只能選取現(xiàn)實存在的型號，因此，采用離散變量優(yōu)化設(shè)計方法進行桁架優(yōu)化設(shè)計比采用連續(xù)變量優(yōu)化設(shè)計方法更加符合工程實際。基于此，本文采用基于離散變量的兩級優(yōu)化方法求，在多工況作用下，同時受到尺寸、應(yīng)力、局部穩(wěn)定和位移約束的桁架結(jié)構(gòu)重量最輕解。
　　 每輪優(yōu)化過程中，采用兩級優(yōu)化，一級優(yōu)化，采用應(yīng)力比法求解應(yīng)力約束條件下的工程最小重量問題。其中，針對受壓桿，通過軸心受壓桿的穩(wěn)定計算公式求得壓桿的等效許用

2、應(yīng)力，為了避免收斂振蕩，根據(jù)滿應(yīng)力準(zhǔn)則求滿應(yīng)力解時，將應(yīng)力比乘以一個低松弛指數(shù)。因為采用了靜定化假設(shè)，得到一級優(yōu)化解后向上圓整，可將其作為二級優(yōu)化的動態(tài)尺寸約束下限，不會破壞一級優(yōu)化已滿足的約束。二級優(yōu)化，求得整體位移約束條件下的桁架的最輕解。首先，采用隨機數(shù)值試驗證實，局部尋優(yōu)效率和精度很高的啟發(fā)式離散變量優(yōu)化方法—相對差商法，搜索第二級優(yōu)化問題的近似最優(yōu)解。然后，建立(-1,0,1)規(guī)劃問題模型，再轉(zhuǎn)化為(0,1)規(guī)劃模型，采用定界

3、組合法求解(0,1)規(guī)劃模型，可以確定求得的解為二級優(yōu)化問題的局部最優(yōu)解；反復(fù)迭代，直到得到最優(yōu)解。本文中，在一輪優(yōu)化過程中把兩種性質(zhì)的約束分別在兩步處理，這種方法比將整體約束和局部約束分成兩個獨立的優(yōu)化問題依次求解，需要進行的重分析次數(shù)更少，且不會對最終的解產(chǎn)生影響。
　　 最后，本文以由MSC公司開發(fā)的大型有限元通用軟件MSC.PATRAN/NASTRAN平臺，采用其自帶的二次開發(fā)工具—PCL慧牡癥言，將桁架結(jié)構(gòu)離散變量截面