基于改进遗传算法的双向渐进结构优化方法研究

本文提出了一种基于改进遗传算法的软删除双向渐进结构优化法(G-BESO),以解决传统双向渐进结构优化法(BESO)中参数(如进化率)设置不当而导致无法获得最优拓扑构型的问题.首先确定单元权重系数与单元密度的递推关系式,形成一种考虑单元密度历史信息的材料插值模型,从而增强恢复误删高效单元的能力.然后引入遗传算法中的交叉和变异操作,启发式地更新结构状态以提高全局寻优能力.最后将该方法编写成可用于实际工程结构优化设计的程序.算例表明,提出的方法能稳定得到最优拓扑形状且计算效率更高,可为工程结构的拓扑优化设计提供一定参考.     

关于济南市城市快速路建设的思考

针对如何处理好济南市新建快速路和既有快速路的系统整合,充分发挥路网效能问题,对济南市快速路网建设进行了梳理,对现状快速路网结构及运行问题进行了分析.在此基础上,提出了快速路网系统改善策略,从快速路网结构优化、现状快速匝道功能完善的角度,阐述了具体优化方案,并对方案效果进行了评估.评估认为,优化方案可基本实现快速路体系规划设想,快速路出入口优化设置后,均能满足规范要求.     

柏果树河景观桥梁方案优化设计

景观桥在方案设计阶段应由建筑师和结构工程师通力合作完成,前期进行桥梁美学、结构选型设计以确保方案落地.现结合工程实际,论述城市景观桥梁的方案优化思路.其相关经验可供国内同行参考.     

尾门扰流板设计

尾门扰流板是空气动力学套件之一,有助于降低风阻和油耗;而扰流板又是重要的外观设计件,是车辆产品正向开发中的重要一环。文章首先针对不同的尾门扰流板进行策略对比,结果表明注塑扰流板拥有较大优势;再采用六西格玛设计(DFSS)思路对扰流板参数进行优化,使风阻系数降低了0.035;最后针对高低配不同扰流板配置进行了对比分析,并通过CAE仿真确定紧固方案以满足各项性能要求。     

排阵式交叉口几何设计与信号控制协同鲁棒优化

针对排阵式交叉口在实际交通波动环境中存在车辆滞留排序区,运行效率稳定性难以保障的问题,提出了鲁棒优化方法,平衡交叉口运行的效率和稳定性。在分析排阵式交叉口运行特性的基础上,指出了其运行效率波动性与交叉口几何设计、信号控制、交通需求、饱和流率和运行车速这5个因素有关。确定了将交通需求、饱和流率和运行车速这3个客观波动因素作为模型的输入参数,将几何设计和信号控制这2个可受设计人员控制的要素作为模型的优化控制变量进行协同优化的模型框架。在此基础上,以交叉口车均延误条件风险值最小为目标,考虑了各流向车道数、信号相位相序、排序区车辆清空等方面的约束条件,构建了基于情景的鲁棒优化模型,并建立了遗传算法对模型进行求解。通过案例分析,对鲁棒优化模型的置信水平取值和算法准确性进行了分析,证明了算法可以使目标函数收敛到最小值,并基于蒙特卡洛模拟对优化效益进行了检验。研究发现,所建立的几何设计与信号控制协同鲁棒优化模型可实现在交通需求和供给的波动下,对排阵式交叉口的车道功能、排序区长度以及主、预信号控制进行协同优化。相较于确定性的设计方法,在平均延误层面基本维持原有水平,但对延误标准差和最大值有着较为明显的改善,案例中分别减少了48%和23%。     

基于Morph网格变形方法的白车身模态优化

白车身模态是影响汽车振动噪声性能优劣的重要因素,在车身CAE仿真设计阶段,白车身模态频率是最为重要的优化指标.以白车身前端横摆模态性能优化为例,通过灵敏度分析确定关键结构位置,利用Morph网格变形方法将关键结构的截面参数化,采用序列二次规划算法进行数值迭代优化;经过12步迭代,白车身前端横摆模态频率提升3.06 Hz,同时1阶弯曲模态、1阶扭转模态和白车身重量3个响应得到了有效的约束控制;结果表明,该方法可以对白车身模态性能实现高效、有针对性的优化设计.     

多跨连续刚构桥边中跨同时合龙关键技术

多跨连续刚构桥采用边中跨同时合龙施工,在有效缩短工期、节约施工成本的同时,给施工带来了新的挑战.为解决边中跨同时合龙施工的关键技术问题,该文以白坪1号大桥为研究对象,首先建立其施工全过程的有限元模型,论证一次性合龙施工方法的可行性;其次,提出了基于多目标优化的连续刚构桥合龙顶推力计算方法;最后,为了避免合龙段混凝土在养护阶段开裂,提出了一种合龙段混凝土应力控制方法.研究结果表明:多跨连续刚构桥采用边中跨同时合龙相较于常规的逐跨合龙,成桥状态的主梁最大应力值相差不大,但主梁成桥线形有一定差别,合龙方式变更后需要调整施工预拱度和合龙顶推力值;提出的基于多目标优化的连续刚构合龙段顶推力确定方法和合龙段养护阶段应力控制方法效果良好,为多跨连续刚构桥边中跨同时合龙方法的实施提供了技术支撑.     

水力式升船机单井塔柱内对拉钢索优化布置

单井型塔柱结构极大改善了水力式升船机竖井水位同步性问题,但随着提升高度增大,竖井内水深越大,侧壁位移、弯矩过大等问题更加突出。以150米级单井塔柱为例,提出了竖井内布置对拉钢索的设想和简化布置方案。基于钢索拉力权重分配系数的优化方法,取得了钢索等应力的密度分布最优解,并离散转化为等效的等荷载布置方案,可在实际工程中应用。经有限元模型结果对比分析,等荷载布置与简化方案相比,最大位移可减小47.44%,纵竖向弯矩极值差别不大。与无钢索方案比较,最大位移、纵向弯矩、竖向弯矩可分别减小93.5%、74.36%、75.84%。高强钢索预应力方案值得进一步研究。     

某型极地破冰船的艏部线型优化

极地破冰船首部线型的优化设计,既需要考虑在冰区作业时的破冰能力,又要兼顾其在敞水域中的航行性能.该文基于不同的冰阻力预报经验公式,对冰阻力和破冰船首部特征参数进行敏感性分析,提出破冰性能较佳的首部特征参数取值范围,并兼顾敞水域阻力性能进行首部线型优化.经过敞水域中的模型阻力试验验证和冰区中的阻力数值模拟验证,优化方案在敞水域中设计航速附近的阻力增加约2％,但在不同层冰厚度下、破冰航速时的冰阻力下降7％～12％.