一种桁架结构设计优化方法技术

本发明专利技术公开了一种桁架结构设计优化方法，该方法包括以下步骤：一、建立桁架的数学模型，设定目标函数；二、计算桁架中各杆件的应力和各节点的位移；三、定义边界条件，各杆件应力的大小小于最大许可应力，各节点位移的大小小于最大许可位移；四、设定适应度函数；五、设定杆件的长度、弹性模量、泊松比、密度、杆件最大许应力、节点最大许可位移、外部载荷和截面积的取值范围；六、选取惩罚因子；七、利用CRO算法进行优化，对CRO算法相关的参数进行设置；八、利用简单遗传算法对桁架进行结构优化；九、对简单遗传算法与CRO算法输出的结果进行对比；十、重复步骤七到布置九，选取最优解。结构优化过程简单，通用性好，能够提高寻优效率和收敛精度。

An optimization method for truss structure design

The invention discloses a truss structure design optimization method, the method comprises the following steps: first, to establish the mathematical model of the truss, setting the objective function; two, calculate displacement and force of each node of each bar truss; three, the definition of boundary conditions, the stress of the large and small bar to maximum license the stress and displacement of each node is less than the maximum size of license displacement; four, set the fitness function; five, set the bar length, elastic modulus, Poisson's ratio, density, maximum allowable stress, rod node displacement, maximum external load and the sectional area of the range; six, selection of penalty factor; seven. Using CRO algorithm to optimize the CRO algorithm, the related parameters are set up; eight, the use of simple genetic algorithm to optimize the structure of truss; nine, the simple genetic algorithm and CRO algorithm output results Row comparison; ten, repeat steps seven to layout nine, select the optimal solution. The structure optimization process is simple and universal, and the optimization efficiency and convergence precision can be improved.

【技术实现步骤摘要】
一种桁架结构设计优化方法
本专利技术属于结构优化领域，尤其涉及一种桁架结构设计优化方法。
技术介绍
优化设计方法是将优化原理与计算机技术相结合的一门综合的应用工程技术，并且在设计领域得到了广泛应用。随着对各种复杂优化问题的不断深入研究，传统的研究方法面临的瓶颈就日益显著。在解决十桁架结构的优化问题上，桁架结构优化研究的目的是为了在满足各种规范标准和特定的要求下，期望使其十桁架结构的性能、刚度、重量和工程造价都达到最优。传统的优化算法在求解十杆桁架高维数且约束较多的复杂问题时，在求解的精度上和收敛的速度都无法满足问题的要求。其原因在于：其一，传统优化方法有一定的局限性，比如需要梯度信息、单峰问题、凸规划等等；其二，传统的内罚函数的处理方法要求得到的所有点都是可行，即使由于某种原因优化迭代也不能进行到底，但是可以得到一个可行的、比原始方法设计改进的方案。；其三，传统内罚函数要求需要一个可行的初始设计，处理等式约束困难，局部搜索的步长设计负责。对于桁架结构优化的约束处理，传统约束方法尤为困难，传统惩罚项在边界筑起了一道障碍，但这是一道很“薄”的障碍。一旦步长太大跨过这道障碍，那么这样的方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种桁架结构设计优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、建立桁架的数学模型，设定目标函数；步骤二、确定桁架中各杆件应力和各节点位移的函数关系；步骤三、定义边界约束条件，各杆件应力的最大许可应力，各节点位移的最大许可位移；步骤四、确定适应度函数；步骤五、设定杆件的长度、弹性模量、泊松比、密度、杆件最大许应力、节点最大许可位移、外部载荷和截面积的取值范围；步骤六、选取动态惩罚因子；步骤七、对CRO算法相关的参数进行设置，设定种群数量(PopSize)、步长(StepSize)、缓冲的初始量(buffer)、初始动能(InitialKE)、反应类型的决定因子(MoleColl)、动能损失率...

【技术特征摘要】
1.一种桁架结构设计优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、建立桁架的数学模型，设定目标函数；步骤二、确定桁架中各杆件应力和各节点位移的函数关系；步骤三、定义边界约束条件，各杆件应力的最大许可应力，各节点位移的最大许可位移；步骤四、确定适应度函数；步骤五、设定杆件的长度、弹性模量、泊松比、密度、杆件最大许应力、节点最大许可位移、外部载荷和截面积的取值范围；步骤六、选取动态惩罚因子；步骤七、对CRO算法相关的参数进行设置，设定种群数量(PopSize)、步长(StepSize)、缓冲的初始量(buffer)、初始动能(InitialKE)、反应类型的决定因子(MoleColl)、动能损失率(KELossRate)、分解常数(α)、合成常数(β)和进化次数，基于以上CRO算法设置进行结构优化；步骤八、利用简单遗传算法对桁架进行结构优化；步骤九、对分析简单...

【专利技术属性】
技术研发人员：李智勇，曾磊，陈少淼，林可，李洋，李仁发，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43