结构优化设计的组合优化策略_薛红军.pdf

JournalofMechanicalStrength2013，35(3):278-282

结构优化设计的组合优化策略*
INTEGＲATEDOPTIMIZATIONSTＲATEGYINSTＲUCTUＲE
OPTIMIZATIONDESIGN

薛红军＊＊李云锋
(西北工业大学航空学院，西安710072)
XUEHongJunLIYunFeng
(SchooloFAeronautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi'an710072，China)

摘要智能优化算法和基于灵敏度分析的梯度方法在解决结构优化设计问题时均有不足，因此提出将两者结合起
来的组合优化策略，旨在利用智能优化算法的全局搜索能力和梯度方法的快速局部搜索能力，达到优化质量和优化效率
间的平衡。为减少计算所需的结构重分析次数，使用响应面法建立结构响应的响应面模型(responsesurfacemodel，
ＲSM)。使用Camel测试函数证明组合优化策略的可靠性和有效性。最后，在多学科优化设计集成平台iSIGHT上集成
Nastran，采用两种不同的组合优化策略完成工字型截面悬臂梁的截面尺寸优化。结果显示，组合优化策略能高效且尽可
能地保证解的全局最优性。
关键词结构优化设计组合优化策略响应面模型(responsesurfacemodel，ＲSM)iSIGHT
中图分类号TB2114．1TB114．39
AbstractBothintelligentoptimizationalgorithmsandgradientmethodsbasedonsensitivityanalysishaddifficultiesin
solvingstructureoptimizationdesign，therebyintegratedoptimizationstrategybasedoncombinationofthemwasproposedsoasto
makefulluseofglobalexploratoryabilityofintelligentoptimizationalgorithmsandfastlocalexploratoryabilityofgradient
methods，inordertogainthebalancebetweenoptimizationqualityandefficiency．Ｒesponsesurfacemethodologywasusedtothe
constructionofＲesponseSurfaceModel(ＲSM)ofstructureresponseinordertoreducethenumberofstructureanalysis．Camel
testfunctiontestifiedthereliabilityandefficiencyofintegratedoptimizationstrategy．Intheend，integratingNastranintoiSIGHT
whichwasamultidisciplinarydesignoptimizationplatformandusingtwodifferentintegratedoptimizationstrategiescarriedoutthe
sectionsizingdesignofacantileverwithIsection．Theresultshowsthatintegratedoptimizationstrategycaneffectivelyassurethe
globaloptimumtoagreatextent．
KeywordsStructureoptimizationdesign;Integratedoptimizationstrategy;Ｒesponsesurfacemodel;iSIGHT
Correspondingauthor:XUEHongJun，E-mail:[e-mail]
Manuscriptreceived20110923，inrevisedform20111231．

性和通用性是结构优化方法用于实际最重要的要
引言
求［1］387。基于灵敏度分析的梯度方法是解决约束非线
结构优化设计大多属于高度非线性、高维度设计性规划问题的常用方法，而近年来迅猛发展的智能优
空间、非凸、带隐式不等式约束的非线性规划问题，往化算法在求解复杂优化问题时亦表现出巨大潜力，但
往存在多个局部最优解。为尽可能保证解的全局最优两者在独立解决结构优化设计问题时均有自身的局限
性，优化算法的选用至关重要。可靠性、通用性、有效性。国内外学者的研究重点大多集中于对