基于多目標(biāo)的主次結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化及性能分析

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1、碩士學(xué)位論文基于多目標(biāo)的主次結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化及性能分析MULTI-OBJECTIVETOPOLOGYOPTIMIZATIONANDPERFORMANCEANALYSISOFPRIMARY-SECONDARYSTRUCTURES張俊良哈爾濱工業(yè)大學(xué)2017年12月國(guó)內(nèi)圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：TU355學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：624密級(jí)：公開(kāi)工學(xué)碩士學(xué)位論文基于多目標(biāo)的主次結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化及性能分析碩士研究生：張俊良導(dǎo)師：滕軍教授申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：土木工程所在單位：深圳研究生院答辯日期：2017年12月授予

2、學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TU355U.D.C:624AdissertationsubmittedinpartialfulfillmentoftherequirementsfortheacademicdegreeofMasterofEngineeringMULTI-OBJECTIVETOPOLOGYOPTIMIZATIONANDPERFORMANCEANALYSISOFPRIMARY-SECONDARYSTRUCTURESCandidate：ZhangJunliangSu

3、pervisor：Prof.TengJunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：CivilEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2017Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要主次支撐框架-核心筒體系具有明顯主次特征，其支撐是提

4、供剛度以及延性控制的關(guān)鍵構(gòu)件。現(xiàn)階段針對(duì)支撐的優(yōu)化多為基于應(yīng)變能的單目標(biāo)優(yōu)化，得到的優(yōu)化結(jié)構(gòu)只能滿足彈性階段剛度要求而忽視塑性階段結(jié)構(gòu)的延性。為提高主次支撐框架-核心筒體系在地震作用下的高抗震性能，本文提出基于應(yīng)力與應(yīng)變能的多目標(biāo)優(yōu)化方法。對(duì)主次支撐框架-核心筒體系進(jìn)行多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化，得到不同條件下的最優(yōu)支撐布置形式并分析其力學(xué)性能。對(duì)不同支撐布置形式的結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈塑性分析，得到結(jié)構(gòu)的塑性發(fā)展過(guò)程以及各構(gòu)件組塑性能分布情況。具體完成以下工作：多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化機(jī)理與目標(biāo)函數(shù)選擇?；谕瑫r(shí)滿足結(jié)構(gòu)彈性階段剛度

5、以及彈塑性階段延性的要求，建立了基于應(yīng)力與應(yīng)變能的多目標(biāo)函數(shù)。在不同的權(quán)系數(shù)組合下，利用BESO法結(jié)構(gòu)進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，并對(duì)優(yōu)化結(jié)果和性能指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，得到滿足條件的最優(yōu)權(quán)系數(shù)組合。以采用X支撐的主次支撐框架-核心筒為例，分析不同構(gòu)件組對(duì)結(jié)構(gòu)剛度以及塑性能的貢獻(xiàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證了本文所選優(yōu)化區(qū)域的合理性?；诙嗄繕?biāo)的主次結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化及分析。以主次支撐框架-核心筒的支撐布置區(qū)域?yàn)閮?yōu)化區(qū)域，分析了在不同的邊界約束條件、不同的荷載組合以及不同類(lèi)型水平荷載下的多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果。將優(yōu)化得到的結(jié)果進(jìn)行構(gòu)形轉(zhuǎn)換并分析

6、其彈性階段的力學(xué)性能。分析了采用X支撐、單目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果和多目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行支撐布置的結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能及變形特點(diǎn)，得到了彈性階段性能最優(yōu)的支撐布置形式為單目標(biāo)結(jié)構(gòu)形式。多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)構(gòu)地震失效模式分析。對(duì)單目標(biāo)結(jié)構(gòu)，多目標(biāo)結(jié)構(gòu)以及采用X支撐的結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈塑性分析。通過(guò)靜力彈塑性分析，總結(jié)了在不同支撐布置下結(jié)構(gòu)塑性發(fā)展過(guò)程中各構(gòu)件的屈服順序，對(duì)比了各類(lèi)結(jié)構(gòu)支撐進(jìn)入塑性的時(shí)刻以及持續(xù)時(shí)間。得到了推覆結(jié)束時(shí)刻支撐、次柱、主柱沿高度方向的變形情況。通過(guò)動(dòng)力時(shí)程彈塑性分析，得到了在相同地震作用下各類(lèi)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件組塑性

7、能分布情況。對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到彈塑性階段性能最優(yōu)的支撐布置形式為采用多目標(biāo)優(yōu)化得到的支撐布置形式。關(guān)鍵詞：主次結(jié)構(gòu)；拓?fù)鋬?yōu)化；多目標(biāo)；巨型支撐；剛度；塑性能-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractPrimary-secondaryframe-bracing-coretubesystemhasdistinctprimary-secondaryfeatures,itsbracingisakeycomponentthatprovidesstiffnessandductilitycontro

8、l.Atpresent,theoptimizationforbracingismostlysingle-objectiveoptimization,theresultobtainedbytheoptimizationmethodcanonlymeettherequirementofelasticstagestiffnessandneglecttheductilityofelastoplasticstage.Consideringtheshortcomin