[发明专利]一种基于优化算法的预应力索杆结构初始构形的设计方法

权利要求书

1.一种基于优化算法的预应力索杆结构初始构形的设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1根据已给定的n个节点的几何信息，将不同节点之间所有可构成预应力索杆结构的潜在连接单元转化为一系列独立的虚拟路径，同时初始化算法参数，包括：

信息素浓度初始值τ₀＝1/(n-1)，蚂蚁个数M＝max(10，2n)，所有M只蚂蚁位于起点，准备访问城市1；确定二维结构各节点可连接单元数的下限值为2，三维结构各节点可连接单元数的下限值为3，且各节点可连接单元数的上限值为n-₁，其中n为节点总数；

步骤2所有M只蚂蚁依次访问下一城市i，其中i为城市序号，1≤i≤n，初始时，i＝2，根据可选择的不同虚拟路径上的信息素浓度随机选择一条虚拟路径i-j，其中j为其他城市的序号，即1≤j≤n且j≠i，并根据潜在连接单元与城市间虚拟路径的一一映射关系，相应地构建出节点之间单元的连接方式，即单元i-j连接已知的节点i和j；

步骤3判断各节点的连接单元数是否满足要求：如果各节点的连接单元数均大于或等于已确定的各节点可连接单元数的下限值，并且均小于或等于已确定的各节点可连接单元数的上限值，则进入步骤4；否则在当前i＜n时，令i＝i+1，当前i＝n时，令i＝1，然后回到步骤2；

步骤4根据所述步骤2中构建的节点之间单元的连接方式，分别构造与各只蚂蚁对应的索杆结构几何构形，利用现有矩阵理论及线性力法组建各结构的整体平衡矩阵，并进行奇异值分解求出各结构的机构位移模态数和自应力模态数，综合比较并剔除掉其中不满足结构静动特性的结构构形，得出最优几何构形；

步骤5判断所述最优几何构形是否满足结构设计要求，如果满足，则输出最优结果，并显示最优结果对应的结构初始构形，否则，需重新设计结构初始构形，即重新给定所述n个节点的几何坐标信息后，回到步骤1。

2.根据权利要求1所述的基于优化算法的预应力索杆结构初始构形的设计方法，其特征在于，所述步骤2中，城市i代表着已知的节点i。

3.根据权利要求1所述的基于优化算法的预应力索杆结构初始构形的设计方法，其特征在于，所述步骤2中，所述其他城市的序号j按照以下方式确定：为避免构建出重复的连接单元，需记录每一只蚂蚁k当前已经历的虚拟路径，1≤k≤M，并将其一一存储于禁忌表中，因此每当蚂蚁k访问至某一城市i时，根据更新以后的禁忌表，得出可选择的虚拟路径集合并从可选择的虚拟路径集合中选择可访问的城市j。

4.根据权利要求1所述的基于优化算法的预应力索杆结构初始构形的设计方法，其特征在于，所述步骤4中，不满足结构静动特性是指不满足预应力索杆结构的静不定、动不定要求。