基于參數(shù)化建模柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)作為一種大型空間結(jié)構(gòu)，由于其具有造型美觀多樣、受力合理、用料經(jīng)濟、且覆蓋空間較大等優(yōu)點，近年來被廣泛應(yīng)用于具有地標(biāo)性的大型建筑結(jié)構(gòu)中。然而大量實踐證明，傳統(tǒng)的設(shè)計僅能保證結(jié)構(gòu)的安全性、正常使用性和耐久性等，而材料的力學(xué)性能并不能得到充分發(fā)揮，為了更合理的利用材料的性能，使結(jié)構(gòu)內(nèi)部各構(gòu)件得到更好的協(xié)調(diào)，需要對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計。
　　 本課題在研究目前結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論和各種優(yōu)化算法的基礎(chǔ)上，深入研究了序列兩級算法和遺傳算法的基本

2、理論、算法改進和程序?qū)崿F(xiàn)，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了單層柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的截面優(yōu)化及雙層柱面網(wǎng)殼的拓撲優(yōu)化設(shè)計。
　　 論文研究的主要內(nèi)容有：
　　 (1)本文采用序列兩級算法，對五種典型單層柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進行了桿件的截面優(yōu)化設(shè)計。將優(yōu)化模型的約束條件分為局部約束和整體約束兩大類，采用一維搜索法處理局部約束、采用相對差商法處理整體約束。文中詳細分析了五種典型單層柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的跨度、矢跨比的變化對結(jié)構(gòu)總重量的影響，得出了工程中常用的六種跨

3、度和六種矢跨比下，最為經(jīng)濟的柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形式。
　　 (2)本文對基本遺傳算法進行了研究，在此基礎(chǔ)上對編碼方式采用整數(shù)編碼、對雜交和變異操作分別采用混合雜交和鄰近變異方法，并采用上述改進的遺傳算法對正放四角錐雙層柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進行了拓撲優(yōu)化設(shè)計。分析了在50m跨度下正放四角錐雙層柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)總重量隨長跨比、矢跨比、厚度的變化規(guī)律，得出了在一定網(wǎng)格劃分份數(shù)下，結(jié)構(gòu)總重量最輕的矢跨比和厚度。
　　 (3)本文采用大型有限元分析