基于可靠度桁架结构优化设计的研究

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1、ADissertationSubmittedtoHebeiUniVersi锣ofEngineeringFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringTheOptimizatiOndeSignreSearchOftrUSSstruCturebasedonthereIiabilityCandidateSuperVisorAcadeHlicDe缈eAppliedforSpecianyCollege／DepanmentJ⋯：UaoYanan：Pro￡ZhouShuiing：MaSterofEngmeering：Structural

2、Engineering：CollegeofCiVilEngineeringHebeiUniVersityofEngineeringMay，2013独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得河北工程大鲎或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。．学位论文作者签名：南踏签字吼年月曰学位论文版权使用

3、授权书本学位论文作者完全了解塑兰垦兰堡叁鲎有关保留、使用学位论文的规定。特授权塑兰垦墨猩苤茎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)签字日期：年月日签字日期：年月日易迪御妒名事签飞醚虱作：文名论签位师学导摘要摘要目前工程界对结构优化和可靠度求解的研究已经比较深入，但主要是将结构优化和可靠度求解两个问题分离研究。两者的分离导致结构最优时可靠度未知，结构的安全性不能有效保证；可靠度满足时往往未能使

4、结构材料得到充分利用。随着结构优化问题的研究深入，在保证可靠度条件下结构最优逐渐成为工程师们所关注的问题，未来结构优化问题必然会涉及并向与可靠度理论相结合的方向发展。针对目前结构优化研究领域存在的算法收敛性可改善、效率可提高和较少考虑结构失效概率等问题，文中主要在优化算法改进和与可靠度理论结合方面做了以下工作。首先，介绍了目前结构优化的主要算法，讨论了它们的计算模型及其计算过程，分析了算法不足和有待解决的困难。而受信息熵理论中的极值性启发，将最大熵理论引入粒子群算法中作为结构优化搜索过程中的应力约束条件和搜索停止判别准则中，使其指导算法进行寻优。其次，文中介

5、绍了结构可靠度的概念和计算方法，讨论了结构分析中的随机变量、随机过程、概率分布模型和失效准则的判别等问题。论文分析了结构极限状态和结构可靠度指标。在现有的工程结构可靠度计算方法中，主要介绍了判定结构失效模式的响应面法，通过分析它的计算过程论述了将可靠度理论作为结构优化设计方法中的约束条件的可行性。最后，建立了基于可靠度的信息熵改进的粒子群优化算法模型。针对目前基于可靠度的桁架结构形状方面的研究相对较少，将改进后的算法应用到空间桁架结构形状的优化当中。优化模型中将结构可靠度作为寻优算法的约束条件，建立了实用化的计算模型。通过Matlab高级语言进行程序设计，选

6、取经典的空间桁架算例验证了算法的可行性和优越性。关键词：结构优化；可靠度；信息熵；粒子群算法；空间桁架垒!!!坚兰!—一——‘———————————————————————————————一AbstractAtpresent，themethodsofengineeringstmctureoptimizationandsolVmgthelrreliabilitvhavebeenlucubrated，butboththemaresep剃elyresearched·Itresultmthatontheonehandtheoptimalstn姒urereliabil

7、时isun妇ownaIldstructuresatetycannote虢ctivelyguarantee；ontheotherhandwhenreliabilityisguaranteed，structurematedalsoRenfailtobefullyused．Alongwiththedeeplyresearchmgtothestmctureoptimizationproblems，ensurillgStm眦ereliabilityundertheconditlonottheoptlmalwillbeconcemedgmduallybyengineer

8、sandtllestmctureresearchln