移動(dòng)粒子法拓?fù)鋬?yōu)化效率影響因素的研究.pdf

1、作為一種新型的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法,移動(dòng)粒子法成功地消除了優(yōu)化過程中出現(xiàn)的一些數(shù)值不穩(wěn)定現(xiàn)象。但是與其他類型的拓?fù)鋬?yōu)化方法相同,移動(dòng)粒子法也存在著計(jì)算耗時(shí)長、優(yōu)化求解效率低等問題,這也制約了其在工程實(shí)際中的應(yīng)用。本文主要從本質(zhì)邊界條件的處理方式與移動(dòng)步長大小的確定方法兩方面研究了拓?fù)鋬?yōu)化效率的影響因素,在此基礎(chǔ)上提出運(yùn)用位移約束方程法施加本質(zhì)邊界條件并利用自適應(yīng)移動(dòng)步長插點(diǎn)法進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化,主要研究內(nèi)容如下:
　　1.分析了無網(wǎng)格Gal

2、erkin法結(jié)構(gòu)分析時(shí)本質(zhì)邊界條件的處理方法對(duì)計(jì)算效率的影響;提出運(yùn)用位移約束方程法施加本質(zhì)邊界條件,闡述了位移約束方程法的基本理論。利用Visual Fortran編程分析了相關(guān)算例,結(jié)果表明位移約束方程法在保證計(jì)算結(jié)果精度的前提下可以提高計(jì)算效率并能夠節(jié)省存儲(chǔ)量。
　　2.對(duì)比了拉格朗日乘子法與位移約束方程法在拓?fù)鋬?yōu)化時(shí)的效率,進(jìn)一步證實(shí)了位移約束方程法在提高拓?fù)鋬?yōu)化效率方面的優(yōu)勢(shì);分析了移動(dòng)粒子法節(jié)點(diǎn)最小密度值出現(xiàn)退化的原因

3、,提出了自適應(yīng)移動(dòng)步長插點(diǎn)法。通過Visual Fortran編寫程序?qū)ο嚓P(guān)算例進(jìn)行了分析討論,驗(yàn)證了該方法在提高拓?fù)鋬?yōu)化求解效率方面的優(yōu)勢(shì)。
　　3.針對(duì)可移動(dòng)節(jié)點(diǎn)密度判定值這一重要參數(shù)對(duì)拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果及優(yōu)化效率的影響進(jìn)行了分析討論;得到了可移動(dòng)節(jié)點(diǎn)密度判定值的大小與迭代次數(shù)及最終拓?fù)溥吔邕B續(xù)性的相互關(guān)系,為改進(jìn)優(yōu)化算法的提出提供了一個(gè)突破口。
　　4.分析了自適應(yīng)移動(dòng)步長插點(diǎn)法在計(jì)算節(jié)點(diǎn)最小密度值小于0.1時(shí)迭代次數(shù)多、耗

4、時(shí)長的原因;結(jié)合可移動(dòng)節(jié)點(diǎn)密度判定值對(duì)優(yōu)化迭代過程的影響,提出了一種改進(jìn)的優(yōu)化算法。利用Visual Fortran編程將其實(shí)現(xiàn),算例分析結(jié)果表明,改進(jìn)的優(yōu)化算法縮短了節(jié)點(diǎn)最小密度值小于0.1的迭代次數(shù)與計(jì)算時(shí)間,提高了拓?fù)鋬?yōu)化效率。
　　本文運(yùn)用位移約束方程法處理本質(zhì)邊界條件,并利用自適應(yīng)移動(dòng)步長插點(diǎn)法進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化,成功地消除了在迭代過程中出現(xiàn)的節(jié)點(diǎn)最小密度值及其梯度值退化現(xiàn)象。在前面分析基礎(chǔ)上提出的改進(jìn)優(yōu)化算法,縮短了節(jié)點(diǎn)最小