Алексейцев Анатолий Викторович. Метод структурно-параметрической оптимизации конструктивных систем на основе эволюционного моделирования

Краткое описание

Алексейцев Анатолий Викторович. Метод структурно-параметрической оптимизации конструктивных систем на основе эволюционного моделирования : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.17.- Орел, 2006.- 173 с.: ил. РГБ ОД, 61 06-5/2891

ГОУ ВПО БРЯНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ
ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ
Алексейцев Анатолий Викторович
МЕТОД СТРУКТУРНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ
КОНСТРУКТИВНЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ
ЭВОЛЮЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
Специальность 05.23.17 - Строительная механика
Диссертация на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Серпик И.Н.
Брянск - 2006
ВВЕДЕНИЕ 4
1 АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХ-НИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ 10
1.1 Детерминированные поисковые алгоритмы 10
1.2 Алгоритмы случайного поиска 17
1.3 Эволюционное моделирование 20
1.4 Методы оптимизации деформируемых объектов 26
1.5 Оптимизация несущих систем в современных программных ком-плексах 39
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИССЕРТАЦИИ 42
2 РАЗРАБОТКА МЕТОДА СТРУКТУРНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ ОП-ТИМИЗАЦИИ НЕСУЩИХ СИСТЕМ 44
2.1 Постановка задачи оптимального проектирования стержневых и
пластинчатых конструкций 44
2.2 Разработка генетического алгоритма оптимизации деформируе¬мых объектов 45
2.3 Примеры оптимизации стержневых систем 55
2.4 Имитационное моделирование в генетической итерационной про-цедуре 60
3 РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТАННЫХ АЛГОРИТМОВ В РАМКАХ
КОМПЛЕКСА КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОГО АНАЛИЗА 67
3.1 Функциональные модели программных средств оптимального
проектирования конструкций 67
3.2 Подсистема препроцессорного анализа 72
3.2.1 Создание средств визуализации исследуемых объектов 73
3.2.2 Диалоговая система ввода исходных данных 86
3.3 Разработка системы постпроцессорного анализа 89
3.3.1 Общие положения 89
3.3.2 Процедуры визуализации результатов расчетов 91
з
3.3.3 Документирование результатов расчетов и система помощи... 95
4 АНАЛИЗ РАБОТЫ ЭВОЛЮЦИОННОГО И ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ НА ПРИМЕРАХ ОПТИМИЗАЦИИ НЕСУЩИХ
СИСТЕМ 99
4.1 Характер сходимости процедуры эволюционного моделирования... 99
4.2 Анализ точности результатов имитационного моделирования 109
4.3 Влияние управляющих параметров имитационной модели на тру-доемкость вычислительных процедур при оптимизации конструкций 116
4.4 Структурно-параметрический синтез каркаса промышленного зда¬ния 118
4.4.1 Общее описание конструкции 118
4.4.2 Условия и результаты оптимизации 120
4.4.3 Анализ ожидаемой экономической эффективности получен¬ного проектного решения 125
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 129
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 130
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Процедуры реализации алгоритмов в программ¬ном комплексе 144
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Варианты эскизных проектов конструктивных эле¬ментов и узлов каркаса, формируемых на основе типовых реше¬ний 154
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Локальные сметные расчеты прямых затрат на возведение базового каркаса здания и каркаса, проектируемого на основе
предлагаемых изменений его параметров и структуры 159
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Копии документов о внедрении работы 171

Список литературы

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
1. Разработан метод структурно-параметрической оптимизации конст-рукций на основе эволюционного моделирования с введением избыточных структур, искусственной и естественной селекции, базы данных элитных объ-ектов.
2. Разработан алгоритм упрощенной оценки работоспособности несущих систем с использованием имитационного моделирования, который позволяет на 30-60% снижать трудоемкость процедуры оптимизации.
3. Установлены рациональные значения управляющих параметров схемы имитационного моделирования.
4. Предложенный алгоритм оптимизации деформируемых объектов реа¬лизован в рамках программного комплекса конечно-элементного анализа BGI- TAFEM. Разработаны диалоговые системы препроцессорного и постпроцессор¬ного анализа, системы визуализации конечно-элементных моделей и результа¬тов расчетов.
5. Структурно-параметрический и параметрический синтез ряда стержне¬вых и пластинчатых металлических конструкций показал, что рассматриваемая итерационная схема генетического алгоритма позволяет находить рациональ¬ные проектные решения для объектов такого типа.
6. Разработанная методика оптимизации внедрена в практику проектиро¬вания строительных конструкций в ОАО «Брянскгражданпроект» и ЗАО «ЮВМ» РАО «Газпром» (г. Москва). Подана заявка в Федеральный институт промышленной собственности на выдачу патента на изобретение «Каркас зда¬ния» (№2005135818 от 17.11.05).