水循環(huán)算法在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及其在多目標(biāo)中的改進(jìn).pdf

1、群智能優(yōu)化算法已被證實(shí)可以用于解決實(shí)際工程的優(yōu)化問題。在傳統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)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(shù)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(shù)方面的算法。水循環(huán)算法可對約束問題進(jìn)行求解。本文針對水循環(huán)算法，首先進(jìn)行了對連續(xù)變量、離散變量的結(jié)構(gòu)最優(yōu)化設(shè)計(jì)問題的研究;并針對單目標(biāo)優(yōu)化的水循環(huán)優(yōu)化算法(WCA)改進(jìn)成多目標(biāo)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(shí)運(yùn)用擁擠距離計(jì)算機(jī)制處理精英集。
　　本文簡單介紹了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及其算法的歷史發(fā)展過程，詳細(xì)闡述了水循環(huán)算法的基本理論，計(jì)算步驟及流程，并將其應(yīng)用在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中。本文的研究內(nèi)容分為兩個(gè)部分:
　　第一，本文將運(yùn)用WCA針對實(shí)際工程進(jìn)行單目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)桁架結(jié)構(gòu)的截面優(yōu)化，形狀優(yōu)化及剛架結(jié)構(gòu)優(yōu)化。第三章以鋼框架結(jié)構(gòu)重量最輕為目標(biāo)函數(shù)，對三個(gè)不同剛架結(jié)構(gòu)進(jìn)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(biāo)函數(shù)，對17桿平面桁架結(jié)構(gòu)，以及25桿、72桿空間桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)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(biāo)函數(shù)對6個(gè)不同桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了形狀優(yōu)化。
　　第二，本文運(yùn)用MWCA針對實(shí)際工程進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對桁架結(jié)構(gòu)的總重量、節(jié)點(diǎn)最大位移及形狀進(jìn)行相應(yīng)優(yōu)化，對框架結(jié)構(gòu)的總重量、最大層間位移及總動(dòng)應(yīng)變能進(jìn)行了優(yōu)化。論文第六章，分別將兩個(gè)桁架結(jié)構(gòu)與兩個(gè)框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化。
　　研究結(jié)果表明，