基于遺傳算法的自由曲面網(wǎng)殼結構形態(tài)創(chuàng)構方法研究.pdf

1、自由曲面結構作為一種新穎又美觀的結構形式逐漸地成為了結構形態(tài)學研究的主要對象。自由曲面網(wǎng)殼結構作為當代空間結構發(fā)展的一種新趨勢，對其進行更深入的創(chuàng)構研究是不可或缺的。
　　本文基于遺傳算法對自由曲面網(wǎng)殼結構進行了形態(tài)創(chuàng)構方法的研究。闡述了遺傳算法的基本原理和一些遺傳算法的高級實現(xiàn)方法，建立了基于遺傳算法的自由曲面網(wǎng)殼結構的形態(tài)創(chuàng)構思路：首先，根據(jù)Loop網(wǎng)格細分法建立合理的自由曲面并通過完善生成自由曲面網(wǎng)殼結構的基結構，然后，采用

2、遺傳算法對基結構進行拓撲和尺寸優(yōu)化，對得到的優(yōu)化結果采用類模擬退火算法進行改進和完善。最后，采用敏感度解析法對最終優(yōu)化結構進行節(jié)點移動，完成結構的形狀優(yōu)化。
　　拓撲優(yōu)化時，對穩(wěn)定的三角單元進行編碼，采用二進制0-1編碼的方式表示存在或者不存在；尺寸優(yōu)化時，建立包含不同截面尺寸的截面表，結構中的每根桿件的截面編碼值對應于截面表中相應的截面編號，采用整數(shù)編碼的方式；形狀優(yōu)化時，采用敏感度解析法對節(jié)點進行移動，可以只移動z坐標，也可以

3、同時移動x、y和z坐標。本文基于遺傳算法并結合多種優(yōu)化方法對自由曲面網(wǎng)殼結構進行優(yōu)化，既彌補了遺傳算法局部搜索能力較差的弱點，又提高了求解效率。
　　優(yōu)化過程中提出了解碼之后的結構中存在問題的處理方法和桿件自重荷載與均布荷載的等效轉(zhuǎn)換措施。包括：必須存在的支座節(jié)點和加載點都存在的處理方法；結構中沒有獨立桿件團的處理方法，確保不會生成剛度矩陣奇異的機構。結構受均布荷載作用時，將結構的平面投影分成許多細小的正方形，均布荷載乘以小正方形