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网架结构优化设计常见方法

在进行空间网架内力分析时,所有杆件的初始截面均由设计人员借助于其他较为简便的假定计算方法来确定。当计算结果与假定的截面有出入时,就再进行第二次计算。有的就将调整后的截面积作为设计的依据。也有在设计过程中采用几种方法进行计算,而以最大的内力来确定截面,这样就可能造成不必要的浪费。因此寻求一种简单可靠、具有工程上实用价值而又由计算机自动选择截面的计算方法是结构设计人员所感兴趣的。

随着电子计算机技术和计算方法的迅速发展,使结构分析过程中浩繁的人工计算由计算机所代替,从而为进行所谓的‘最优设计“提供了有利条件,而数学中的运筹学、规划论学则为进行”最优设置提供了强有力的数学手段。同时,由于近年来空间技术得到空前的发展,而空间技术中减轻结构重量是关键性的问题,因而结构的最轻重量优化设计的理论与方法也渐趋完善。

目前,徐州网架结构优化设计方法有准则法、数学规划法和混合法,其中准则法最为常用。准则法是从工程和力学观点出发.提出达到优化设计时应满足的某些准则(如满应力准则,能量准则等),然后用迭代方法求出满足这些准则的解。最早提出的准则法是满应力设计,该方法认为充分发挥材料强度的潜力,可以算是优化的一个标志,以杆件满应力作为优化设计的准则.该方法的主要特点是收敛快,应力重分析次数与设计变量数目无直接关系,计算量也不算大,但适用范围有局限性,主要适用于结构布局及几何形状已定情况。尽管准则法有它的缺点,但从工程应用角度看,它是比较方便,习惯上易于接受,优点是主要的。