基于多目标优化的塔架结构稳健优化设计

摘要

塔架结构被广泛的应用于通信、输送电、照明以及广播、电视信号传送等国民经济的各个领域,直接影响到人民的日常生活,因此对塔架的优化设计研究有着重要的意义.目前,塔架的优化设计方法基本上还是以造价最低为目标函数,以强度、刚度和可靠性为约束条件来进行优化设计.此类优化设计方法仅分析设计变量对结构安全性的影响,而没有考虑结构的稳健问题,即如何保证结构的设计结果对设计因素变化的不敏感性.特别是对有约束的优化设计问题,在设计过程中多是把最优点推向约束边界,这就意味着只要设计参数出现很小扰动,都有可能使原来的最优解变成违反约束的不可行解,造成优化设计的失败.本文考虑损伤对结构设计的影响,建立了含有损伤变量的塔架的优化设计数学模型的同时,把稳健设计方法引入到塔架的优化设计中:通过优化设计来保证结构具有较好的安全性的同时,通过稳健设计合理调整设计变量并控制其公差来保证设计最优解的稳健性,从而保证塔架结构在工作中的稳健性.并以实例计算表明,稳健优化后的塔架在减轻重量、节省材料、简化施工的同时,结构的整体安全性、稳定性也得到了提高,验证了此方法的有效.