基於子集模擬的結構設計最佳化若干問題研究

《基於子集模擬的結構設計最佳化若干問題研究》是依託南京航空航天大學，由李洪雙擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於子集模擬的結構設計最佳化若干問題研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李洪雙
• 依託單位：南京航空航天大學

項目摘要

本課題以結構設計最佳化強烈需求高效的隨機型全局最佳化算法為驅動，以最佳化問題是可靠性問題特例的思想為基礎，考慮隨機型最佳化算法更廣泛的工程前提，研究基於子集模擬的結構設計最佳化中涉及的若干重要問題。根據子集模擬最佳化算法本身特點和結構設計最佳化需求，本課題將對以下四個方面開展研究：(1)研究子集模擬最佳化算法的兩個基礎理論問題；（2）結合子集模擬最佳化算法本身的設計特點，研究離散設計變數的處理方法；（3）基於子集模擬最佳化算法本身的設計特點，研究結構設計最佳化中經常遇到的多目標函式的處理方法；（4）將所建立的最佳化算法套用到典型結構的靜力最佳化設計和衛星吊架結構動力設計最佳化中，並與現有其他隨機型最佳化算法進行效率和精度等方面的對比分析，檢驗所提方法的實用性。本課題不僅發展和完善一類新型隨機最佳化算法，而且注重其在實際工程結構設計最佳化中的套用，有著重要的學術意義和工程套用價值。

結題摘要

子集模擬最佳化方法是從可靠度理論衍生出來的新型隨機最佳化算法，與現有常用的隨機最佳化方法相比，其理論基礎更加堅實。本項目從工程結構最佳化設計角度出發，研究子集模擬最佳化方法存在並需要解決一些基本問題。在該項目的支持下，取得如下研究成果：（1）研究了馬爾科夫鏈蒙特卡羅方法的樣本相關性問題，一定程度上可以實現樣本相關性的降低；（2）研究了子集模擬最佳化方法的參數選擇方法，並對他們影響進行了分析，成果對於指導子集模擬最佳化參數有很高的實際意義；（3）建立了可能同時處理離散設計變數和連續設計變數的統一子集模擬最佳化方法，比單純處理連續設計變數更具有實際意義；（4）研究了加權法在多目標子集模擬最佳化算法中的適應性，得出了有益結論；（5）建立了基於帕累托前沿思想的多目標子集模擬最佳化方法；（6）基於子集模擬方法，提出了一種新的複合材料螺栓連線機率強度分析方法（7）基於混合分解逼近算法，提出了一種結構穩健設計最佳化計算框架；（8）建立一種改進子集模擬方法用於一次估計多個極限狀態函式的失效機率，使其可以用於結構可靠性設計；（9）研究了高階回響面法結構可靠性設計中的套用；（10）將所提算法套用於國際經典考題和典型結構最佳化設計上。