拓扑~一种新的基于二项式的模糊2型方法,用于骨骼结构的拓扑和尺寸优化

文摘   2025-01-18 21:00   安徽  



摘要


本文介绍了一种新的基于概率的模糊2型决策机制,以调整骨骼结构系统在同步规模和拓扑优化过程中的优化过程。对于概率部分,开发了一个二项式模块,通过预测未来拓扑行为的成功概率来提供模糊机制。所提出的模糊决策机制永久地监控优化过程,并动态地调整大小和拓扑动作之间的平衡。该策略通过减少无效迭代的次数,显著提高了优化过程的效率。由于所提出的决策机制被设计为一个辅助的独立模块,因此它可以与不同的优化方法进行集成。因此,在本研究中,它与四种不同的优化算法相结合,并应用于解决不同的大小和拓扑问题。为了全面评价该策略的效果,我们定义并采用了一种新的性能指标。所得结果表明,所提出的决策机制大大提高了算法在处理结构大小和拓扑优化问题上的搜索性能。


研究亮点




结论


本研究旨在开发一种新的2型模糊决策机制,作为一个辅助模块,以调整所需的搜索算法来处理骨骼结构系统的大小和拓扑优化。2型模糊系统中固有的不确定性补充了元启发式算法的随机性。这种协同作用采用了这两种方法之间的很强的兼容性。所提出的模糊机制结合了二项式模块和归一化模块,使其能够做出明智的逻辑决策。第一个模块进行概率操作,监督优化过程,并利用二项分布来预测后续操作的成功概率。在这种方法中,拓扑操作被视为布尔参数,其中一个成员的存在或不存在分别被解释为0或1个值。标准化模块提供了一个无量纲的值,使所提出的决策机制能够比较地评估每个代理。所提出的模糊机制可以永久地监控搜索过程,并尝试平衡大小和拓扑操作。这个问题在进一步的迭代中变得越来越关键,即发现系统的最优(或接近最优)拓扑,而消除一个错误的成员很容易导致不稳定的机制。为了评估该策略对搜索算法处理骨骼结构的拓扑和大小优化能力的影响,我们将其与四种不同的元启发式算法结合,并对解决不同大小和拓扑优化问题进行了测试。为了综合评价辅助模糊模块的效果,本研究定义并采用了一种新的性能指标。此外,还通过行为图评估了添加的模糊机制对所选算法的搜索行为的影响。根据观察结果和所得到的结果,可以得出流动的结果。所提出的第2型模糊机制采用了一种与元启发式方法的随机搜索行为相匹配的不确定性水平。•所提出的2型模糊机制会自动调整算法的行为,从而使增强的方法作为自适应方法同时求解大小和拓扑优化问题。•本研究提出了一种新的性能指标,通过综合考虑多个方面(如NSA、Std。等利用该指标,对所选方法进行性能分析,发现所提出的辅助决策机制可以大大提高其性能。值得注意的是,这种提升使所有增强方法的性能指数都非常接近于最大可实现的水平。•记录的所有选定问题的总nsa结果表明,强化方法显著减少了无效迭代次数,从而提高了收敛速度,提高了算法的效率。所获得的统计数据,特别是均值和标准差值,表明所提出的强化方法可以提高优化过程的稳定性,以解决同时存在的尺寸和拓扑优化问题。•所获得的最优结果表明,所确定的最优解的准确性有所提高。这表明,辅助模糊决策机制成功地平衡了所选算法的搜索行为,并使它们能够更精确地搜索问题的域。•在本研究中,所提出的二项式算子被用于桁架系统的拓扑优化。然而,由于所有晶格结构(如框架)中的拓扑行为是相同的,与元素的存在或缺失有关,这种方法也可以应用于其他骨骼系统,用于尺寸和拓扑优化的目的。•绘制的行为图表明,所提出的二项式辅助模块通过强调基于控制的所需的搜索行为(即探索或开发),从根本上改进了算法的搜索行为所提出的决策模块被设计为一个独立的模块,因此它可以与不同的搜索算法集成来解决结构大小和拓扑优化问题。与许多辅助决策模块一样,所提出的方法可能也有一些局限性。例如,决策机制被设计为一个单独的模块,需要与各种优化算法集成,这可能会增加实现的复杂性。该机制的有效性可能取决于它与不同算法的集成程度,以及这些算法如何处理决策过程。这种集成的复杂性可能会使该方法在实践中的应用更具挑战性。在此基础上,对所提出的算法进行了更详细的评价计划测试其在隔离器参数的优化和调整上的可采用性和一致性,以改善隔离结构系统的抗震性能。

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拓扑优化 创新设计
拓扑优化是一种工程设计方法,通过重新排列材料的形状和位置,来实现结构更轻、更强、更稳定的目的。这种方法可以减少材料使用,提高结构性能,广泛应用于航空航天、汽车和建筑设计等领域。
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