[发明专利]基于改进加速粒子群APSO算法的弧形闸门计算方法

权利要求书

1.基于改进加速粒子群APSO算法的弧形闸门计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1、确定弧形闸门的主框架结构参数X，X＝[x₁,x₂,...,x₁₁]；

步骤S2、构造弧形闸门的自重G(x)函数：

步骤S3、优化函数：

a、将x₄限定为μx₄，则G(x)转变为G’(x),

b、在上式中添加惩罚因子，转变为适应度函数：

步骤S4、利用粒子群算法对适应度函数进行求解，在满足弧形闸门的整体荷载要求下，得到弧形闸门的自重G(x)为最小值的最优结构参数。

2.根据权利要求1所述的基于改进加速粒子群APSO算法的弧形闸门计算方法，其特征在于：所述步骤S1中，x₁表示弧形闸门面板的厚度，x₂表示主梁前翼缘的厚度，x₃表示主梁后翼缘的厚度，x₄表示上主横梁腹板或者下主横梁腹板的厚度；x₅表示闸门直支臂的翼缘厚度，x₆表示闸门直支臂的腹板厚度，x₇表示上主横梁腹板或者下主横梁腹板的高度，x₈表示闸门直支臂的腹板高度，x₉表示主横梁前翼缘的长度，x₁₀表示主横梁后翼缘的长度，x₁₁表示闸门直支臂的翼缘长度。

3.根据权利要求1所述的基于改进加速粒子群APSO算法的弧形闸门计算方法，其特征在于：所述步骤S2中，ρ表示闸门所用钢材的密度；B1表示弧形闸门面板的有效受力值；B表示弧形闸门设计的挡水宽度；R表示弧形闸门面板的几何半径；φ₁，φ₂代表构件的重量增加系数。

4.根据权利要求1所述的基于改进加速粒子群APSO算法的弧形闸门计算方法，其特征在于：所述步骤S3的b中，M表示所添加的正数惩罚因子，g(x)为对设计变量的不等式约束。

5.根据权利要求1所述的基于改进加速粒子群APSO算法的弧形闸门计算方法，其特征在于：所述步骤S4中的整体载荷要求包括强度要求、挠度要求、稳定性要求和几何要求。

6.根据权利要求5所述的基于改进加速粒子群APSO算法的弧形闸门计算方法，其特征在于：所述强度要求包括支臂和主横梁的正应力σ_x：剪切应力τ：折算应力σ_zh：其中，N表示闸门水流方向压力；M表示主横梁或支臂的截面弯矩；A表示主横梁或支臂的截面面积；W表示主横梁或支臂的弯曲截面系数；[σ]表示正应力核算容许值；Q表示作用在主横梁或支臂的截面的剪力；S*表示主横梁或支臂的各部分截面对中性轴的面积矩；I表示主横梁或支臂的截面对中性轴的惯性矩；t表示各构件腹板厚度；[τ]表示剪应力核算容许值，σ_z表示闸门水流方向的应力。

7.根据权利要求5所述的基于改进加速粒子群APSO算法的弧形闸门计算方法，其特征在于：挠度要求中，主横梁的最大形变量f_max：支臂的长细比：λ_xorλ_y≤120，其中，q表示主横梁所受均布荷载；b表示主横梁长度；c表示主横梁长度的有效值；E表示材料的弹性模量；表示主梁构架的容许挠度。

8.根据权利要求5所述的基于改进加速粒子群APSO算法的弧形闸门计算方法，其特征在于：稳定性要求中，主框架支臂的平面内的稳定性：主框架支臂的平面外的稳定性:其中，Φ_p表示支臂在平面范围内的弯矩稳定系数；Φ₁表示支臂在平面范围外的弯矩稳定系数。