结构优化设计的现状及展望.pdfVIP

维普资讯 № 1 电 力 情 报 2Oo0 INF0Rhw ION ON ELECTRIC POWER 结构优化设计的现状及展望 1 董桂西，王藏柱 ]j ‘- - ·_ _ 。 ．_ _ - ·一 · ·- ． ． -- 。 _ _ _。 一 ● ‘ ， (华北电力大学机械系。河北保定 071003) ／ 摘要：结合电力系统输电铁塔的设计回顾了结构优化的芨展概况，阐述了近年来结构优化研究的现状及出现的新 关键词：输电铁塔设计；姑构优化；尺寸优化：拓扑优化； ’--_-·__一 l 中图分类号：034 J 文献标识码：A 文章编号： 随着我国电力工业的迅速发展，新的高压输电 对设计变量修改较大，因而具有收敛速度快，迭代 线路不断建成，输电线路电压等级在逐渐提高，输 次数少 (通常只要 l0次左右)且与结构大小及复 电铁塔用量越来越多，同时输电铁塔有向大型化发 杂程度无关等特点。近来RozyvanyII等人对准则 蚴 概 法加以改进，己可将其用于求解具有上百万个设计 展的趋势。截止到 1995年底，我国高压输电线路 念 总长约 566707km，其中500kV输电线路约达 变量的问题 。在国外的航空部门，准则法仍然是最 13502km，按每km铁塔数2．55基左右计算，所 广泛采用的方法之一。 用铁塔数量是相当可观的。在确保安全可靠的前提 1960年，Schmit首先将数学规划法引入结构 篮 ㈣ 构 下，如何使铁塔结构更加合理，节省钢材，减少工 优化中，意味着现代优化设计的开始。通过数学规 程造价和安装运输负担，已成为设计、制造、施工 划法对一些典型问题的研究表明，用准则法求得的 挑一 人员所关注的重要问题，也是工程结构优化设计面 解不一定是真实的最优解，准则法缺乏严格的理论 坡 埘 临的课题。 ．= 依据。数学规划法中的复形法、序列线性规划法、 可行方向法和惩罚函数法是在结构优化中用得较多 1 结构优化发展的历史回顾 的方法。另外，基于灵敏度分析可以建立更为有效 的优化方法。近年来由于对算法的可靠性和稳定性 结构优化方法中早期采用的是基于直觉的准则 要求的提高，序列二次规划得到了广泛的重视。采 法，如满应力准则法、满应变准则法等。20世纪 用数学规划法求解结构优化问题时遇到的突出困难 7O年代出现了优化准则法，它把数学中最优解应 是求解的效率低及可有效地求解的问题规模受到限 满足的 一礤 件作为最优结构应满足的准则。在 制。为克服这些困难，人们除了研究优化方法外， 舭 优化过程中利用力学问题特点还可采用射线步来保 灵敏度的计算、有效的结构重分析方法、优化模型 证解的可行性，以加速收敛。准则法的突出特点是