遗传算法在单层球壳质量优化中地应用

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1、遗传算法在单层球壳质量优化中的应用江季松叶继红（东南大学土木工程学院，南京210096）（东南大学混凝土结构及预应力混凝土结构教育部重点实验室，南京210096）摘要:经典遗传算法存在局部搜索能力不强，“早熟”现象和后期收敛速度放慢等缺陷，本文将自适应策略与“预选择机制”的小生境技术同时引入其中，加入小生境技术后可以避免陷入局部收敛的问题；在小生境遗传算法基础上加入自适应策略，实现对种群的杂交概率和变异概率进行自适应控制，从而形成一种改进小生境遗传算法，可以有效维持种群中个体的多样性，同时可以改善全局收敛的可靠性。通过三个典型算例验证了本文算法的正确性，并通过单层球壳的算例分析表

2、明该方法稳定性好，全局搜索能力强，但在计算时间上长于ANSYS自带的优化模块。本文算法可以应用于优化变量繁多的大中型网壳结构截面优化问题，优化效果明显。关键词:遗传算法；小生境技术；自适应策略；单层球壳；截面优化中图分类号：TU311.41文献标识码：AApplicationofgeneticalgorithminthesectionoptimizationofsinglelayerdomeJIANGJiSongYEJiHong(SchoolofCivilEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing210096)(KeyLaboratoryofC

3、oncreteandPre-stressedConcreteStructuresofMinistryofEducation,China)Abstract:Theclassicalgeneticalgorithm(GA)itselfhasthelimitationofweaknesslocalsearchability，convergingprematurelyandreducingconvergencespeedintheanaphase.Thetheoryofadaptivestrategyandnichetechniqueofpre-selectionmechanismare

4、introducedintotheGA.Nichetechniqueisusedtoavoidtheproblemofconvergingtothepart-optimum.Adaptivestrategyispresentedfortheadaptivecontrollingofthecrossoverprobabilityandmutationprobability.Thenewtypeofalgorithmisadaptivenichegeneticalgorithm(ANGA)，forthepurposeofmaintainingthepopulationdiversit

5、yandimprovingthereliabilityofholisticconvergence.Thisalgorithmisverifiedbythreetypicalexamples.Besides,anumericalcaseof70msingle-layerreticulateddomeisgiventodemonstrategoodoperationsteadinessandstrongholisticsearchingcapability，howevertheconsumingtimeusingproposedalgorithmislongerthanthatusi

6、ngANSYSoptimisticbuilt-inmodule.Thealgorithmcanbeappliedtosectionoptimizationoflargeandmediumreticulateddomewithseveraloptimumvariables，andcanensurethequalityofresults.Keywords:geneticalgorithm;nichetechnique;adaptivestrategy;single-layerreticulateddome;sectionoptimization0引言在工程设计中，为了得到安全经济的结

7、构方果并不理想。目前国内外采用遗传算法作为优化技[2-7]案，就需要运用优化方法对满足承载力和使用要求术在空间结构领域的应用日益广泛:Omer的众多方案进行比较从而得到经济上或其它方面Kelesoglu采用模糊遗传算法对空间网格结构进行最优的方案，以达到节约投资、取得最佳收益的目多目标优化设计；M.P.Saka采用遗传算法进行单层[1]的。近年来，以遗传算法为代表的智能优化算法网壳结构几何非线性的拓扑优化；东南大学叶继红在结构设计领域得到重视。教授、曾小飞采用遗传算法解决了悬索结