基于體系可靠度的桁架結構優(yōu)化設計研究.pdf

1、結構的優(yōu)化設計不只是追求結構的重量最小或者是造價最低，更重要的是要保證結構優(yōu)化后的安全性。對桁架這類具有明顯失效歷程的結構優(yōu)化設計，需要考慮結構的體系可靠性。本文探討了結構構件及體系可靠性分析方法，提出了適用于工程結構的體系可靠性優(yōu)化方法，最后對標準十桿平面桁架和鋼桁梁結構進行了體系可靠性優(yōu)化分析。具體研究內容如下:
　　 (1)探討了結構構件可靠度和結構體系可靠度的分析方法，并對各種方法的適用范圍和優(yōu)缺點進行說明。在JC法、M

2、C法和窄界限法的理論基礎上，在MATLAB平臺上編制了可靠度計算軟件。為結構體系可靠性優(yōu)化設計中體系可靠性求解問題打下基礎。
　　 (2)提出基于遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡的結構體系可靠性優(yōu)化設計方法。該方法首先由BP神經(jīng)網(wǎng)絡映射出隨機變量與結構受力關系，采用Monte Carlo Method得出各失效模式的可靠指標;然后由β約界法得出結構失效樹，采用PNET(概率網(wǎng)絡估算技術)法計算體系可靠指標;最后以選取的目標體系可靠指標為約束條

3、件，以罰函數(shù)的方式引入遺傳算法，在MATLAB平臺實現(xiàn)優(yōu)化設計。
　　 (3)通過十桿平面桁架和鋼桁梁的算例分析，表明該方法可適用于此類結構的優(yōu)化設計。參數(shù)分析表明:傳統(tǒng)確定性優(yōu)化和構件層次可靠性優(yōu)化不能保證上述結構的體系可靠性，隨著目標體系可靠指標和變異系數(shù)的增大，其對優(yōu)化結果影響越大。
　　 (4)建立了鋼桁梁結構體系可靠性優(yōu)化數(shù)學模型，對某懸索橋的桁架式主梁結構進行了體系可靠性優(yōu)化分析。分析結果表明:該結構的最初失