基于非支配排序遗传算法的塔机有限元模型修正-Journalof.PDF

第３９卷第７期 东 北 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) Ｖｏｌ.３９ꎬＮｏ.７ ２０１８年 ７ 月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ(Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ) Ｊｕｌ. ２０ １８ 　 ｄｏｉ:１０.１２０６８/ｊ.ｉｓｓｎ.１００５－３０２６.２０１８.０７.０２１ 基于非支配排序遗传算法的塔机有限元模型修正 秦仙蓉ꎬ张　 氢ꎬ刘　 超ꎬ徐　 俭 (同济大学 机械与能源工程学院ꎬ上海　 ２０１８０４) 摘　 　 　 要: 为了建立一个能准确反映结构实际状态的有限元模型ꎬ提出了一种基于非支配排序遗传算法Ⅱ (ＮＳＧＡ－ Ⅱ)的有限元模型修正方法.首先建立初始有限元模型ꎬ基于二次响应面法ꎬ得到有效的响应面替代 模型ꎬ然后采用ＮＳＧＡ－ Ⅱ对该模型进行修正ꎬ最终建立了满足工程精度要求的可靠的有限元模型.给出了某 型塔机有限元模型修正的工程算例ꎬ将修正后的计算结果与实测数据相比较ꎬ说明了基于ＮＳＧＡ－ Ⅱ多目标 优化算法对于有限元模型修正具有理想的效果ꎬ修正后的有限元模型能准确反映结构力学特性. 关　 键　 词: 模型修正ꎻ二次多项式ꎻ响应面法ꎻ非支配排序遗传算法ꎻ多目标优化 中图分类号: ＴＨ ２１３　 　 　 文献标志码: Ａ　 　 　 文章编号: １００５－３０２６(２０１８)０７－１０１７－０５ Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｏｄｅｌ Ｕｐｄａｔｉｎｇ ｏｆ Ｔｏｗｅｒ Ｃｒａｎｅｓ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｎｏｎ￣ｄｏｍｉｎａｔｅｄ Ｓｏｒｔｉｎｇ Ｇｅｎｅｔｉｃ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ＱＩＮ Ｘｉａｎ￣ｒｏｎｇꎬＺＨＡＮＧ ＱｉｎｇꎬＬＩＵＣｈａｏꎬＸＵＪｉａｎ (Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈａｎｇｈａｉ２０１８０４ꎬＣｈｉｎａ. Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ:ＺＨＡＮＧ ＱｉｎｇꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｚｈｑｉｎｇ＿ｔｊ＠１２６.ｃｏｍ) Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ａ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｕｐｄａｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｎｏｎ￣ｄｏｍｉｎａｔｅｄ ｓｏｒｔｉｎｇ ｇｅｎｅｔｉｃ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ Ⅱ(ＮＳＧＡ￣Ⅱ) ｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄꎬｗｈｉｃｈ ｅｎｓｕｒｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｃａｎ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｒｅｆｌｅｃｔ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｓｔａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ. Ｆｉｒｓｔｌｙꎬ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄꎬａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｑｕａｄｒａｔｉｃｐｏｌｙｎｏｍｉａｌｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅｍｅｔｈｏｄ. Ｔｈｅｎ ｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｅｌ ｗａｓｕｐｄａｔｅｄ ｗｉｔｈ ＮＳＧＡ￣Ⅱ. Ｆｉｎａｌｌｙ ａｒｅｌｉａｂｌｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄ ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｓａｔｉｓｆｙ ｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ. Ａｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｅｘａｍｐｌｅ ｏｆ ａ ｔｏｗｅｒ ｃｒａｎｅ’ｓ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｕｐｄａｔｉｎｇ ｗａｓｐｒｏｖｉｄｅｄ. Ｉｎ ａｃｃｏｒｄａｎｃｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄ ｄａｔａꎬｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔ ｔｈｅｍｕｌｔｉ￣ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＮＳＧＡ￣Ⅱｈａｓ ａｎ ｉｄｅａｌ ｅｆｆｅｃｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｕｐｄａｔｉｎｇꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｕｐｄａｔｅｄ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｃａｎ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｒｅｆｌｅｃｔ ｔｈｅ ｍｅ