基于蟻群算法—有限元的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計作為結(jié)構(gòu)設(shè)計理論和方法的重要方面，受到了工程界的廣泛重視，現(xiàn)已從結(jié)構(gòu)優(yōu)化拓展到結(jié)構(gòu)可靠性優(yōu)化。隨著結(jié)構(gòu)設(shè)計的不斷發(fā)展，人們對優(yōu)化設(shè)計理論與優(yōu)化算法也提出了越來越高的要求。蟻群算法是一種新型的仿生進化算法，具有很強的適應(yīng)性、魯棒性和易于與其它方法結(jié)合的特點。所以，研究基于蟻群算法的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，將具有十分重要的理論和工程價值。本文在總結(jié)基本蟻群算法及其幾種典型改進算法的原理與實現(xiàn)技術(shù)基礎(chǔ)上，開展了蟻群算法理論及其在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

2、中應(yīng)用的研究，主要工作如下： 1．提出了一種改進TACO蟻群算法。在TACO蟻群算法的基礎(chǔ)上，引入最大最小螞蟻系統(tǒng)算法，并提出了正實數(shù)編碼方法和添加常數(shù)項的信息素更新技術(shù)，用于增大搜索范圍，簡化搜索過程，降低揮發(fā)系數(shù)、參數(shù)及函數(shù)值等參數(shù)對算法的影響，從而方便信息素上下限的選取，改善算法性能，提高算法的普遍適應(yīng)性。通過多個復(fù)雜函數(shù)優(yōu)化算例分析，驗證了本文改進算法的有效性。 2．通過對多個復(fù)雜函數(shù)的優(yōu)化算例分析，研究了螞蟻數(shù)

3、及閾值對算法的影響，并得到如下結(jié)果：（1）螞蟻數(shù)增多雖然可以增強算法的搜索多樣性，但螞蟻數(shù)過多將導(dǎo)致更新的信息素量過大，使算法陷入局部最優(yōu)，同時增加計算時間。（2）閾值隨函數(shù)的不同對算法的影響作用也不同；閾值取值不能過大且受螞蟻數(shù)的影響，一般取值為0.1~0.5時，蟻群算法的效果較好。 3．將改進的TACO蟻群算法與有限元方法（FEM）相結(jié)合，提出了一種基于改進TACO蟻群算法—有限元的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，將所提出的方法應(yīng)用于兩種渦輪

4、盤的結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析，結(jié)果表明本文所提出的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法是有效的。 4．將改進TACO蟻群算法—有限元的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法與結(jié)構(gòu)可靠性理論相結(jié)合，發(fā)展了一種基于改進TACO蟻群算法—有限元的結(jié)構(gòu)可靠性優(yōu)化方法，將所提出的方法應(yīng)用于兩種渦輪盤的結(jié)構(gòu)可靠性優(yōu)化分析，結(jié)果表明本文所發(fā)展的結(jié)構(gòu)可靠性優(yōu)化方法是有效的。 5．闡述了改進TACO蟻群算法—有限元的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法和改進TACO蟻群算法—有限元的結(jié)構(gòu)可靠性優(yōu)化方法的基本原理及設(shè)計思想與