Введение к работе
Актуальность темы. Задачи повышения надежности и качества строительных объектов при рациональном использовании ресурсов являются актуальными для народного хозяйства. Одним из основных направлений исследований в области расчета сооружений, способных обеспечить снижение материалоемкости и стоимости конструкций и сооружений, является разработка и внедрение а практику методов оптимального проектирования конструкций (ОПК).
Проблемы ОПК относятся к одним из наиболее актуальних в строительной механике. Учет в- задачах ОПК комплекса требований,. изложенных в нормативной литературе по проектированию строительных объектов, существенно осложняет и без того непростые постановки задач оптимизации. К этому необходимо добавить и большую неопределенность условий работы строительных конструкций как с точки зрения ьиешмих воздействий, так и с позиций изменчивости характеристик расчетных схем'в процессе эксплуатации сооружения.
Оптимизация ' конструкций на основе формального использования математических методов невозможна из-за * большой размерности реальных задач проектирования, сложных алгоритмических процедур формирования и вычисления функций ограничений, специфических свойств задач для различных конструкций.
На разработку ряда отмеченных проблем для решения оптимизационных задач реального проектирования и ориентированы исследования, результаты которых изложены о настоящей работе.
ИйЛЬ и задачи работы - развитие теории оптимизации
многопараметрических систем в условиях реального проектирования, разработка методического и программного обеспечения как для обшх задач оптиююации. так и для конкретных объектов.
Соответственно поставленным целям исследования проводились по следующим направленням
1. Разработка надехноп о вычислительном отношении
методики оптимизации стержневых систем, приемлемой для решения
задач оптимизации в условиях реального проектирования.
2. Анализ чувствительности стеряневых систем к изменению
переменных проектирования (ПП),выявление свойств коэффициентов чувствительности и использование полученных результатов для поиска оптимального проекта.
-
Решение по разработанной методике тестовых и реальных задач, исследование условий оптимальности для проектных задач при многовариантном загружении системы.
-
Разработка методики оптимизации систем при комплексном учете всех групп ПП, влияющих на критерий эффективности проекта.
-
Исследование модификации алгоритмов метода проекции градиента для условий реального проектирования с использованием декомпозиции ограничений.
6. Разработка методики оптимизации материалоемкости
конструкции с учетом фактора податливости узловых соединений,
оценка влияния податливости на уровне оптимального решения,
разработка методики вероятностной оптимизации строительных
конструкций,
ОбКйТОН исследований, являются математические модели строительных стержневых систем.
.Ишшка .„исследований» В работе использованы методы строительной механики, строительных конструкций, дифференциального и интегрального исчисления, теории вероятностей и математической статистики, вычислительной математики, математического программирования.
Анализ эффективности разработанных . методик оптимизации выполнялся путем численних акспориментов на ПЭВМ, сопоставления полученных результатов с результатами исследований, опубликованными в научной литературе, и проектными реиенияма объектов в республіко Беларусь.
„Науннуа. кашша. работы составляют:
разработанная методика оптимального проектирования «етадлмчесйих стержневых систем с" учетом требований нориатизиой документации;
прздлоаеннкй и реализованный в алгоритмах оптимизации подход к автоматизированному формированию ограничений задачи (Ші ' . ,
ревзнйэ в рамках разработанной методики оптимизации проблеш поиска глобального оптимума для объекта проектирования посредством выбора упорядоченной
- Ь -
последовательности начальных точек;
методика обоснования оптимальности полученного решения посредством использования проехтирукцих матриц;
математические модели (ЮО, алгоритмы и программные комплекси для проектирования реальных объектов;
модифицированный алгоритм метода проекций градиента и его программная реализация;
Ш приближенной ' задачи оптимизации, алгоритм и програмна оптимизации» позволяющие решать практические задачи ОПК с учетом декомпозиции ограничений;
методика . вероятностно-экономической оптимизации стальных каркасов с учетом фактора податливости узлооих соединений;
аналитические выраяения для определения числоиих характеристик концевых реакций стержней как функций случайных величин податливостей связей и полученные табличные значения их
Практическая ценность заключается а разработке методики оптимального проектирования металлических стержневых систем с учетом нормативной документации, алгоритмов и програші оптимизации сложных кногопараметрических систем в условиях реального проектирования с учетом требований к САПР строительных конструкций.
Полученные теоретические результаты, алгоритмы и разработанное программное обеспечение могут использоваться в прооктно-конструкторских и научно-исследовательских организациях, могут быть основой для создания подсистем САПР, связанных с оптимальным проектированием несущих стерхнеэых конструкция различного назначения.
Алробяция работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на Всесоюзных конференциях: "Теоретические основы расчета строительных конструкций" (Москва, 1970), "Проблем оптимизации о механике твердого деформируемого тела" (Вильнюс, 1974), "Современные методы и алгоритма расчета и проектирования строительных конструкций с использованной ЭВМ" (Таллин, 1979). "Проблема снижения материалоемкости силозых конструкций" (Горький, 1989), "Актуальные проблемі оптимизации конструкций" (Суздаль-Владимир, 1990); нэ республиканских конференциях:
- в -
"Совершенствование существующих и создание новых ресурсосберегающих технологий и оборудования в машиностроении, сварочном производстве и строительстве" (Могилев, і 991), "Экология и ресурсосбережение^ Могилев, 1993); на международной научно-практической конференции "Применение персональных компьютеров в проектировании и управлении строительством" (Брест, 1992), коллоквиуме по стальным конструкциям (Будапешт, 1987), на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава БГПА (1970-1993 п\).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 25 работ.
Обьем плботы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения и приложения. Общий объем работы 284 страницы, в т.ч.245 стр. основного текста,30 рисунков, приложение - 3 стр. Список литературы включает 324 наименования.