基于蚁群算法的输电塔结构离散变量优化设计

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1、万方数据博士学位论文基于蚁群算法的输电塔结构离散变量优化设计TheTransmissionTowerStructureDiscreteVariableOptimalDesignBaseonAntColonyOptimization学号：11006013指导教师：奎塞墨完成日期：星Q!垒生垒旦大连理工大学DalianUniversityofTechnology万方数据论文作者签名：指导教师签名：论文评阅人1：评阅人2：评阅人3：评阅人4：评阅人5：答辩委员会主席：委员l：委员2：委员3：委员4：答辩日期：万方数据TheTransmissionTowerStructureDiscre

2、teVariable．OptimalDesignBaseonAntColonyOptimization．Author’SSignature：Supervisor’ssignature：Reviewers：ExaminingCommitteeChairman：ExaminingCommitteeMembers：Dateoforaldefense：万方数据大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用

3、途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：基王丛叠篡洼数捡垫鉴结煎矗敦变量选丝遮进作者签名：孳遵蕴日期：2型生年—1月—丝日万方数据大连理工大学博士学位论文摘要输电塔．线体系作为．高负荷电能的输送载体，是一种重要的生命线工程。随着人民生活水平的不断提高和国家经济建设的快速发展，建设高耸、大跨越的输电塔．线结构已成为必然趋势，特别是特高压输电线路工程。建设和发展既安全可靠，又经济合理的输电塔结构一直是工程界的研究热点和难点。鉴于现阶段国内外输电塔结构优化设计方法和理论发展的相对滞

4、后，本文在蚁群优化算法和有限分析方法的基础上，提出了一套完整的输电塔结构优化设计与验算分析方法。主要研究内容如下：(1)．针对于桁架结构拓扑和形状优化设计存在着设计变量类型不统一，耦合优化困难等问题，本文给出了一种基于蚁群算法的桁架结构多类型变量优化方法。其中，拓扑优化以结构拓扑量和拓扑总量为基础，将拓扑优化问题转化为双TSP问题，并采用蚁群算法实现求解；形状优化则是采用加权耦合的两级优化方式求解此类问题，并且充分发挥了不同类型蚁群算法各自的优势。(2)．由于多类型变量优化方法在处理大型复杂结构和布局优化问题时的计算效率过低，本文提出了一种基于蚁群算法的桁架结构离散型变量优化方法

5、，包括：截面、拓扑、形状和布局优化方法。通过对多个经典算例的分析与对比表明：本文方法的优化效果显著、简单易行，并且具有非常良好的应用前景。(3)．基于蚁群算法在单目标优化问题中的成功应用，本文提出了一种改进的基于离散变量的多目标蚁群优化算法。该方法是在Pareto蚁群算法的基础上，建立“可行解”和“非可行解”集合，并通过替换优化过程中的重复解来提高算法的计算效率。该方法不仅可以求解双目标函数问题，而且能够很好的求解桁架结构多目标优化问题。(4)．考虑到输电塔结构的特殊性和复杂性，以及优化方法一致性的要求，本文归纳总结出了一种“基于蚁群算法的输电塔结构离散变量优化设计方法”，并且清

6、晰明确的阐述了不同优化内容的物理意义和优化准则。通过对输电塔结构局部和整体多层次优化设计结果的分析表明：该方法是一种行之有效，且简单实用的结构优化设计方法。(5)．鉴于输电塔结构真型试验价格昂贵、费时费力，以及有限元方法的蓬勃发展，本文采用输电塔-线体系连续倒塌模拟方法验算优化设计结果的安全性与可靠性。其中，验算方法基于ABAQUS软件平台，并通过采用显式有限元方法和生死单元技术模拟输电塔-线体系连续性倒塌的全过程。此外，针对不同输电塔模型的倒塌情况，本文还进一步探讨了输电塔结构的薄弱环节、倒塌形式和抗倒塌的能力。关键词：桁架结构；输电塔一线体系；结构优化设计；连续性倒塌模拟万方

7、数据基于蚁群算法的输电塔结构离散变量优化设计TheTransmissionTowerStructureDiscreteVariableOptimalDesignBaseonAntColonyOptimizationAbstractAsthecarrierofhighvoltageelectricpower，thetransmissiontower-linesystemisallimportantlifelineproject．Withthelivingstandardimprov