基于遗传算法的冷弯薄壁檩条优化设计

摘要

冷弯薄壁型钢的一个重要优势是对结构设计者可以提供灵活的截面形状和尺寸。但因为缺乏完善的标准形式，选择最经济的截面是一个值得研究的问题。 本文利用浮点编码遗传算法与有限条法相结合，以考虑受屋面板约束作用的冷弯薄壁檩条为例，把截面尺寸作为设计变量，使满足强度、刚度和稳定性等条件下的结构重量达到最为优化的设计目标。两种分析方法的结合主要通过MATLAB程序来实现，其中檩条设计部分是建立在有效截面法的基础上。这种结合的方法表明计算冷弯薄壁结构的有限条法也能统一到优化设计的过程之中。通过把这数值法和檩条设计过程结合起来，可以有效利用檩条截面各部分相互作用，来提高其屈曲强度。这样的设计思路不仅改变了传统的设计观念，而且可以丰富冷弯薄壁结构优化设计理论和方法。 此外，薄壁构件在受压荷载作用下很容易由于失稳而失效，这是薄壁构件的基本特性之一，檩条设计也要考虑由屈曲引起的失稳。冷弯薄壁型钢构件的局部稳定的相关屈曲分析是一个复杂的过程，本文用有限条法分析了卷边C截面钢的局部屈曲与畸变屈曲性能，较真实地反映了其受力的实际情况，得出了卷边C截面钢各个截面参数变化对屈曲的影响。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明和本论文使用授权说明

第一章绪论

1.1冷弯薄壁钢结构的发展与问题的提出

1.2国内外结构优化的研究现状

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内研究现状

1.3本文的研究思路和主要工作

第二章有限条分析方法

2.1有限条法与有限元法的比较

2.2有限条特征方程的建立

2.2.1位移函数

2.2.2应变和应力

2.2.3特征方程

2.3板的刚度矩阵

2.3.1板的初始刚度矩阵

2.3.2板应力初始刚度矩阵[Kuv]

2.3.3弯曲初始刚度矩阵[Kwθ]

2.3.4板的几何刚度矩阵

2.4板的特征方程

第三章遗传算法

3.1遗传算法的原理

3.1.1遗传算法的目的

3.1.2遗传算法的步骤

3.1.3遗传算法的特点

3.2遗传算法优越性举例比较说明

3.3遗传算法的应用关键

3.4遗传优化算法的约束处理

第四章冷弯薄壁槽钢各截面尺寸对屈曲的影响

4.1薄壁构件屈曲研究方法

4.2屈曲实例对比

4.3算例分析

第五章冷弯薄壁檩条优化设计

5.1模型建立

5.2檩条设计方法

5.2.1有效截面法

5.2.2改进的有效截面法

5.3算例分析

第六章结论与展望

6.1本文的主要研究成果

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位论文期间发表的论文

致谢