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

1、自由曲面結(jié)構(gòu)作為一種新穎又美觀的結(jié)構(gòu)形式逐漸地成為了結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)研究的主要對象。自由曲面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)作為當(dāng)代空間結(jié)構(gòu)發(fā)展的一種新趨勢，對其進(jìn)行更深入的創(chuàng)構(gòu)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(jié)構(gòu)進(jìn)行了形態(tài)創(chuàng)構(gòu)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(jié)構(gòu)的形態(tài)創(chuàng)構(gòu)思路：首先，根據(jù)Loop網(wǎng)格細(xì)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(jié)構(gòu)的基結(jié)構(gòu)，然后，采用

2、遺傳算法對基結(jié)構(gòu)進(jìn)行拓?fù)浜统叽鐑?yōu)化，對得到的優(yōu)化結(jié)果采用類模擬退火算法進(jìn)行改進(jìn)和完善。最后，采用敏感度解析法對最終優(yōu)化結(jié)構(gòu)進(jìn)行節(jié)點移動，完成結(jié)構(gòu)的形狀優(yōu)化。
　　拓?fù)鋬?yōu)化時，對穩(wěn)定的三角單元進(jìn)行編碼，采用二進(jìn)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(jié)構(gòu)中的每根桿件的截面編碼值對應(yīng)于截面表中相應(yīng)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(jìn)行移動，可以只移動z坐標(biāo)，也可以

3、同時移動x、y和z坐標(biāo)。本文基于遺傳算法并結(jié)合多種優(yōu)化方法對自由曲面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進(jìn)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)中沒有獨立桿件團(tuán)的處理方法，確保不會生成剛度矩陣奇異的機(jī)構(gòu)。結(jié)構(gòu)受均布荷載作用時，將結(jié)構(gòu)的平面投影分成許多細(xì)小的正方形，均布荷載乘以小正方形