水工建筑物優(yōu)化設計土石壩優(yōu)化設計

土石壩優(yōu)化設計研究得較少,大多是利用優(yōu)選法尋求抗滑安全系數(shù)最小值及其對應的滑裂面參數(shù),這方面的論文和程序已提出不少,較早的有營梅谷和倪錕等,大都限于圓弧滑動面形式。

真正談得上土石壩優(yōu)化設計的是蘇聯(lián)的學者。Maksimovic在11屆國際大壩會議上提出關于土石壩心墻最優(yōu)位置的報告,考慮心墻受壩殼拱效應作用,從提高心墻的抗裂性能和節(jié)省壩體材料觀點來看,報告認為稍稍傾向下游的斜心墻比垂直心墻好,他是用彈性有限單元法進行分析的。

重力壩優(yōu)化設計工作雖然開始得略晚,但發(fā)展相當迅速,尤其是實體重力壩,在我國,只短短幾年即趨向成熟。重力壩優(yōu)化設計也有利用力學準則法的(如上、下游邊緣應力到限等),但絕大部分是把問題表達成尋求工程量(或工程費用,或壩斷面面積)最小的數(shù)學規(guī)劃問題。

拱壩是高次超靜定結構,體型選擇的自由度很大,因此,其體型優(yōu)化問題最早得到研究。這方面的研究大體上沿兩個方向發(fā)展,一是尋求力學性態(tài)最優(yōu)為直接目標以工程量最省為間接目標的準則法,另一是把問題歸結為尋求工程量或工程費用最小時設計參數(shù)最優(yōu)組合的數(shù)學規(guī)劃法。這兩種方法在我國都得到應用和發(fā)展,而且還發(fā)展了綜合方法。第一個把拱壩優(yōu)化設計問題歸結為數(shù)學規(guī)劃向題來求解的是澳大利亞的SharPe,用含有九個設計變量的兩個多項式來描述壩的中面形狀和厚度變化,在滿足應力約束和體型約束(包括最小厚度和最大倒懸度)條件卞,尋求使壩體體積最小時上述九個變量的最優(yōu)組合。利用序列線性化方法解此非線性規(guī)劃問題,兩個棱柱形對稱梯形河谷上的拱壩作為算例,證明方法的有效性。研究表明不同的初始方案將有不同的優(yōu)化結果,說明存在局部最優(yōu)解問題,必要時需用多個初始點進行試探,研究還表明,沒有一種特定的體型對各種條件都具有最優(yōu)性。

泄水建筑物往往是擋水建筑物或其它主體建筑物的一部分,其優(yōu)化設計既涉及水流條件,又涉及本身結構、周圍建筑物以及下游的經(jīng)濟和技術指標,因此難以用單一目標來衡量優(yōu)劣,且因流量的多變性和水流流態(tài)的復雜性,優(yōu)化設計有相當?shù)碾y度。

蘇聯(lián)的EyTaKoB利用導數(shù)求挑射距離極大值的方法尋求懸臂式挑流鼻坎的最優(yōu)高度和最優(yōu)挑角,研究表明當坎高在一定限度內(nèi),最大挑距實際上只是挑距對挑角的偏導數(shù)為零時的解,但亦應滿足挑距對坎高偏導數(shù)為零的條件,從而求得問題的解。郝中堂和張土喬首次利用數(shù)學規(guī)劃方法來求解具有最高消能率的浪水建筑物設計參數(shù)。根據(jù)高低坎挑流碰撞空中消能率取決于二水股的碰撞角夕,因而可使拱壩高低坎挑流消能工鼻坎挑角的優(yōu)選問題成為:滿足最小挑距及保證碰撞約束條件下尋求刀最大的數(shù)學規(guī)劃問題,用罰函數(shù)解得這個二因素優(yōu)選問題。

水工建筑物課程背景

水工建筑物課程在水利水電工程專業(yè)人才培養(yǎng)中起著重要作用。水工建筑物是從水利水電工程事技術工作的基本技術要素。實踐表明，該課程對于學生從事水利水電工程的工作起到重要作用。因此，河海大學開設了水工建筑物課程。

水工建筑物課程定位

水工建筑物課程是水利水電工程專業(yè)的主干專業(yè)技術課，是一門專業(yè)性、實踐性很強的課程。該課程是后續(xù)各門專業(yè)課程如工程施工、壩工新材料新技術、地基處理、城市水利、工程監(jiān)理、壩工技術史等專業(yè)課程的基礎

前言

緒論 1

第一章　 優(yōu)化設計概述 5

第一節(jié)　 人字架的優(yōu)化設計 6

第二節(jié)　 機械優(yōu)化設計問題示例 9

第三節(jié)　 優(yōu)化設計問題的數(shù)學模型 21

第四節(jié)　 優(yōu)化設計問題的建?；A 25

第五節(jié)　 優(yōu)化設計問題的基本解法 27

第二章　 優(yōu)化設計的數(shù)學基礎 30

第一節(jié)　 多元函數(shù)的方向導數(shù)與梯度 31

第二節(jié)　 多元函數(shù)的泰勒展開 35

第三節(jié)　 無約束優(yōu)化問題的極值條件 37

第四節(jié)　 凸集、 凸函數(shù)與凸規(guī)劃 40

第五節(jié)　 等式約束優(yōu)化問題的極值條件 42

第六節(jié)　 不等式約束優(yōu)化問題的極值條件 46

第三章　 一維搜索方法 55

第一節(jié)　 概述 56

第二節(jié)　搜索區(qū)間的確定與區(qū)間消去法原理 56

第三節(jié)　 一維搜索的試探方法 59

第四節(jié)　 一維搜索的插值方法 62

第四章　 無約束優(yōu)化方法 67

第一節(jié)　 概述 68

第二節(jié)　 最速下降法 69

第三節(jié)　 牛頓型方法 73

第四節(jié)　 共軛方向及共軛方向法 75

第五節(jié)　 共軛梯度法 79

第六節(jié)　 變尺度法 83

第七節(jié)　 坐標輪換法 91

第八節(jié)　 鮑威爾方法 92

第九節(jié)　 單形替換法 99

習題 103

第五章　 線性規(guī)劃 105

第一節(jié)　線性規(guī)劃的標準形式與基本性質(zhì) 106

第二節(jié)　 基本可行解的轉換 113

第三節(jié)　 單純形方法 118

第四節(jié)　 單純形法應用舉例 122

第五節(jié)　 修正單純形法 139

習題 148

第六章　 約束優(yōu)化方法 149

第一節(jié)　 概述 150

第二節(jié)　 隨機方向法 152

第三節(jié)　 復合形法 156

第四節(jié)　 可行方向法 161

第五節(jié)　 懲罰函數(shù)法 171

第六節(jié)　 增廣乘子法 178

第七節(jié)　非線性規(guī)劃問題的線性化解法———線性逼近法 187

第八節(jié)　 廣義簡約梯度法 190

第九節(jié)　 二次規(guī)劃法 194

第十節(jié)　 結構優(yōu)化方法 196

第十一節(jié)　 遺傳算法 209

習題 214

第七章　 多目標及離散變量優(yōu)化方法 216

第一節(jié)　 多目標優(yōu)化問題 217

第二節(jié)　 多目標優(yōu)化方法 219

第三節(jié)　 離散變量優(yōu)化問題 243

第四節(jié)　 離散變量優(yōu)化方法 245

習題 264

第八章　 機械優(yōu)化設計實例 266

第一節(jié)　 優(yōu)化設計實踐應用技巧 267

第二節(jié)　 機床主軸結構優(yōu)化設計 270

第三節(jié)　 圓柱齒輪減速器的優(yōu)化設計 273

第四節(jié)　 平面連桿機構的優(yōu)化設計 280

第五節(jié)　 汽車懸架系統(tǒng)的優(yōu)化設計 284

第六節(jié)　 熱壓機機架結構的優(yōu)化設計 289

第七節(jié)　 月生產(chǎn)計劃的最優(yōu)安排 293

第八節(jié)　 運動模擬器的優(yōu)化設計 295

附錄　常用優(yōu)化方法程序考核題及計算機

實習建議 300

附錄 A　 常用優(yōu)化方法程序考核題 301

附錄 B　 計算機實習建議 302

參考文獻 304

模糊穩(wěn)健優(yōu)化設計是指在一般模糊優(yōu)化設計的基礎上，計入設計變量和噪聲的波動對模糊約束條件穩(wěn)健性影響的模糊優(yōu)化設計尋優(yōu)思想本文。

"模糊穩(wěn)健優(yōu)化設計" 英文對照

firm fuzzy optimal design; fuzzy robust optimum design;

"模糊穩(wěn)健優(yōu)化設計" 在學術文獻中的解釋

在一般模糊優(yōu)化設計的基礎上，計入設計變量和噪聲的波動對模糊約束條件穩(wěn)健性的影響，這種模糊優(yōu)化設計尋優(yōu)思想本文稱為模糊穩(wěn)健優(yōu)化設計。應用前述模糊約束條件穩(wěn)健性控制準則，建立的模型就稱為模糊穩(wěn)健優(yōu)化設計數(shù)學模型。2100433B