基于RFM分析模型的结构动态特性模糊优化算法研究及应用

《基于RFM分析模型的结构动态特性模糊优化算法研究及应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、文章编号:1005-3085(2011)02-0197-09基于RFM分析模型的结构动态特性模糊优化算法研究及应用收稿日期：2009-02-18.作者简介：唐冰松(1982年5月生)，男，硕士，工程师.研究方向：动态测试技术与反问瘪基金项目：国家自然科学基金(50608016).唐冰松，韩晓林(东南人学工程力学系，南京210096)摘要：本文嫔于回归预报统计分析模型(RFM)与多元多项式的特点和性质，对结构优化目标参数引入模糊因素，提出了一个结构动态特性模糊优化算法.该算法从理论上给出了结构目标参数模糊优化的数学准则并给予了证明.本文定量地研究了某钢桁架结构模态参数与边界连接参数之间的关系并

2、利用该算法对该钢桁架结构的模态参数进行模糊优化.通过数值计算，对优化结果进行数值验证.验证结果表明，该算法在解决结构参数模糊优化问题时，具有一定的可行性和适用性.关键词：RFM；钢桁架结构；模糊优化：动态特性分类号：AMS(2000)65E05中图分类号：0242.2;0327文献标识码：A1引言结构优化设计的目的在于寻求既安全又经济的结构形式.设计者如若突破fl己的设计经验，设计岀理想中的结构形式，优化是一个很有价值的工具.结构优化通常是求解具有约束条件的结构，以获得该结构最佳的静力和动力特征的参数解.集计算力学、数学规划、计算机科学以及其它工程科学于一体的结构优化设计是现代结构设计重要的

3、方向，它为人们长期追求最优结构，尤具是新空结构提供了一个非常好的工具，成为近代设计方法之一.目就，结构优化设计的应用领域已经从航空航天扩展到船舶、桥梁、水利、建筑工程、荊密仪器等多个领域.解决的问题从减轻结构啦屋扩展到降低应力水平，改进结构性能和提尚安全寿命等方而.Gates⑴等对航天器中的丁字型托架和内有肋板，外有撐架的柱形三维壳体结构进行了形状优化.关振群和顾元宪等圍人用微机辅助优化系统(MCADS)进行了平面模板的开孔形状优化，波纹管和膨胀竹的连接及其形状优化.优化指标已由低级向高级转变，由静力向动力转变.冯健等⑶采用不同的目标函数和方法对一预应力斜拉网络结构进行静力分析.Yan和Jh

4、m等⑷采用广义遗传算法(GGA)对结构进行动力响应优化.这一研究领域正不断扩展，无论从深度和广度來衡量，结构优化领域的发展速度都是前所未有的.木文提出了基于(RegressionForecastModel,RFM)统计分析模型问的结构动态特性模糊优化的理论算法，并利用该算法对某钢桁架结构的动态特件进行模糊优化.以该钢桁架结构的部分模态参数避开共振区域为目标，在共振区定义模糊化的前提下，对影响英模态参数的边界连接参数进行优化设计.2基于RFM分析模型的多元多项式回归函数设一个科学实验的观测目标为妙，影响该观测目标的变址为工】,乃,・・・，兀・对该科学实验做了a次观测，得到a组数据,分别为©1,

5、叽…，如),・・・，(％,%,••・，％»)，5,2/2,…，，基于残差最小的原则得到观测□标关于变呆的回归函数为!/=/(叭，龙2,…，％)・该曲数近似地模拟了这些观测数据背后隐藏的观测目标关『自变尿的规律.若该回归曲数满足一定的误差限，那么，就可以进一步利用它來进行预报和控制.在自变墩定义域范閘内任意取瑞，巧，…•，瞌,便可以根据冋归函数预报得到犷=/(珀吩…，此)・这就是所谓的回归预报RFM统计分析模型.若变量9对P个自变量叭,®,…，引的关系口J以假定为g次多项式，在m①2,…，①p点对"的观察值有随机误差0为试验处理次数，且服从正态分布，则可以得到P元g次多项式回归模型为/(p><

6、?)PyQ=刀0kH略洗+%，兀1山2,…，吟=1,2,・・・，q且th+血+…+npsg.⑴fc=Om=l当用样本估计时，其相应的回归函数为Py=刀0kH畸T，咯…，如=1,2：…，g且n,+n2+•••+Up

7、全性.结构共振问题是结构动力学设计的适要课题之•・如何保证在动荷载的条件下使结构的固冇频率避开共振区域一直足广人学者、工程技术人员关心的话题.然而，共振这个概念是比较模糊的，对共振的理解仅仅局限于撇幅扱人是值得商榷的•比如，当外部激励的频率接近结构的固有频率时，此时结构也可能由丁•不能承受校大的位移而造成失效，理论上并不能认为结构是因为共振而失效的，因为此时外部激励的频率不等于结构的固有频率，但实际上，结构失