基于遗传算法的结构可靠度计算

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1、·44·J—J材2011年第6期SichuanBuildineMaterials第37卷总筇164期基于遗传算法的结构可靠度计算杨俊雷(河北工程大学土木工程学院，河北邯郸056038)摘要：遗传算法(GA)作为一种优化算法，用于结构失效概率很小时，抽样模拟次数很大，会大大增加计算量，可靠度分析，对目标函数和约束条件没有过于苛刻要求，尤其当功能函数的计算需要进行结构整体有限元分析时更利用MATLAB软件，引入遗传算法编制相应程序，验证已是如此。知功能函数的结构构件的可靠度。X-程实例计算表明，结当功能函数较为复杂时，采用常规优化方法计算可靠合遗传算法分析结构体系可靠度，不受搜索空间的限制

2、性度，有可能陷入局部极小而无法得到全局最小值，使可靠假设的约束，不要求目标函数具有连续性、可导等假设，度计算结果受到影响，而采用遗传算法进行优化，可以有其结果与其他算法结果具有一致性。效地解决这一难题。遗传算法的思想基于适应者生存、不关键词：结构可靠度；Matlab；遗传算法适应者淘汰的自然选择的原则，是强调目的性的算法化的中图分类号：TU375文献标识码：A进化过程，是一种基于进化论优胜劣汰、自然选择、适者文章编号：l672—401l(2011)06～0044—03生存和物种遗传思想的搜索算法，它通过模拟生物在自然界中遗传变异与生存竞争等遗传行为，让问题在竞争中得Basedongen

3、eticalgorithmforstructural以改进，以求得问题的最优解。reliabilitycalculation1结构可靠度YANGjunlei(HebeiuniversityofEngineering，Collegeofcivilengineering，假设以R表示结构的抗力，以S表示作用在结构上的荷Handan056038，China)载效应，设月和是相互独立随机变量，概率密度函数分别为F(r)和(s)，设结构的功能函数Z：R—S，则结构的状态Abstract：Asanoptimizationtechnique，geneticalgorithm可用图1表示。hasUOe

4、xactingtemlsforobjectivefunctionandconstraintcondi-tion，byvirtueoftheMATLAB—basedgeneticalgorithmtoolboxprogrammedbyShefieldUniversity，thispaperdoesresearchonthereliabilitiesforprm，idedpeforumncefunctionsandatl~ssstructuretakingintoaccountuncertainmuhifactor，andithasangoodeffect．Inthispaper，theg

5、eneticalgorithmsisusedforsolvingthestructurereliability，formthesearchoftherestrictiveassumptionconstraints，nottheobjectivefunctioniscontinuous，differentiablehypothesis，theconsequenceofgeneticalgorithms0RJRcomparedwiththemethodofJC，anddisplaythegeneticalgo—图1结构状态图rithmsinthestructurereliabilityin

6、thecalculationoftheadvan—tages．当结构有n个独立的随机变量X，，⋯■，概率密度函Keywords：Structurereliability；Matlab；geneticalgo—数分别为厶(-)()，’()，结构的失效概率为：rithmspi=P(Z

7、标。结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。在可靠度分析中，目前常用的方法有：一次一阶矩2遗传算法法(FOSIM)，Jc法，几何法等。这些方法对于极限状态方程2．1遗传算法基本原理是线性的，各随机变量服从正态分布，得到的可靠度指标和设计验算点是精确的。在蒙特卡罗法计算中，当结构的遗传算法是Holland教授于1975年提出的，其计算模型是模拟达尔文的遗传选择和自然淘汰的生物进化过程，是具有“生存+检验”的迭代过程的搜索算法。作者