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第1章 绪论1

1.1网壳结构的发展和现状2

1.2结构优化设计的发展和现状8

1.3离散变量网壳结构优化设计方法概述10

第2章 常用优化方法11

2.1 0.618法11

2.1.1 0.618法的基本原理与实现步骤11

2.1.2例题12

2.2复形法14

2.2.1复形法的基本思想与实现步骤15

2.2.2例题17

2.3相对差商算法19

2.3.1相对差商法基本原理与实现步骤19

2.3.2算法性能统计分析与计算效率20

2.3.3例题25

2.4遗传算法26

2.4.1遗传算法的基本思想与特点26

2.4.2遗传算法的数学基础与实现技术28

2.4.3遗传算法运行参数与性能评价36

2.4.4例题38

2.5差异进化算法39

2.5.1差异进化算法基本原理与主要控制参数选取39

2.5.2差异进化算法五种主要模式比较46

2.5.3例题47

2.6人工神经网络方法48

2.6.1神经网络方法的发展及特点48

2.6.2 BP神经网络模型结构及其算法50

2.6.3 MATLAB人工神经网络工具箱54

2.7单纯形模拟退火算法55

2.7.1单纯形算法简介56

2.7.2模拟退火算法56

2.7.3单纯形模拟退火混合优化算法60

第3章 网壳结构力学分析原理与有限元分析软件应用63

3.1网壳结构有限元分析原理与方法63

3.1.1基本原理与假设63

3.1.2单元刚度矩阵的建立64

3.1.3边界条件施加与总刚方程求解67

3.2预应力网壳结构非线性有限元分析原理与方法69

3.2.1网壳结构几何非线性有限元法的T.L列式69

3.2.2牛顿-拉斐逊方法（Newton-Raphson）解非线性方程70

3.2.3铰接杆单元切线刚度矩阵71

3.2.4等截面直线空间梁单元切线刚度矩阵73

3.2.5索单元刚度矩阵75

3.3有限元力学分析软件应用76

3.3.1 ALGOR软件与FORTRAN优化程序的连接76

3.3.2 ANSYS软件与MATLAB优化程序的连接77

3.3.3 ANSYS软件参数化设计语言（APDL）简介78

3.3.4基于ANSYS的五种典型柱面网壳参数化建模78

3.3.5基于ANSYS的六种典型球面网壳参数化建模89

第4章 网壳结构受力特性分析115

4.1网壳结构的种类及特点115

4.1.1典型单层球面网壳结构特点及工程实例115

4.1.2典型单层柱面网壳结构特点及工程实例120

4.1.3单层双曲抛物面网壳结构特点及工程实例122

4.1.4典型双层网壳结构特点及工程实例123

4.1.5预应力网壳结构特点及工程实例126

4.2网壳结构杆件及节点设计129

4.2.1杆件设计130

4.2.2节点设计132

4.3网壳结构受力特性分析135

4.3.1单层球面网壳结构受力特性分析135

4.3.2双层网壳结构受力特性分析153

4.4预应力网壳结构受力特性分析168

4.4.1网壳结构施加预应力的方式和布索方案168

4.4.2算例分析170

第5章 离散变量网壳结构截面优化设计173

5.1离散变量两级截面优化设计方法173

5.1.1序列两级截面优化原理和数学模型173

5.1.2网壳结构截面优化程序设计及算例分析176

5.2离散变量差异进化截面优化设计方法182

5.2.1自适应变异差异进化算法182

5.2.2自适应差异进化算法算例分析185

5.3单纯形模拟退火网壳结构截面优化设计[91］192

5.3.1单纯形模拟退火算法优化数学模型及约束处理192

5.3.2单纯形模拟退火算法的改进194

5.3.3有记忆的单纯形模拟退火算法197

5.3.4算例分析200

5.4拉索预应力网壳结构优化设计方法及试验研究206

5.4.1数学模型与优化方法206

5.4.2试验模型与试验过程209

5.4.3试验结果与优化设计结果比较210

5.4.4有无预应力两种模型优化结果比较213

第6章 离散变量网壳结构形状优化设计216

6.1离散变量两级形状优化设计方法216

6.1.1网壳结构形状优化设计数学模型217

6.1.2网壳结构形状优化程序设计及算例分析219

6.1.3六种典型单层球面网壳结构形状优化设计221

6.2离散变量两级形状优化方法改进及应用227

6.2.1形状优化方法的改进227

6.2.2 3杆桁架、10杆桁架算例分析228

6.2.3凯威特型带肋局部双层球面网壳形状优化229

第7章 相对差商法网壳结构拓扑优化设计236

7.1离散变量拓扑优化基本思想和步骤238

7.2网壳结构拓扑优化数学模型240

7.3网壳结构拓扑优化程序设计及算例分析241

第8章 遗传算法网壳结构拓扑优化设计247

8.1遗传算法改进247

8.1.1选择算子的改进247

8.1.2二进制编码的交叉算子改进249

8.1.3防止早熟、停滞的改进250

8.1.4离散变量的二进制编码251

8.2遗传算法网壳结构拓扑优化方法252

8.3优化程序设计与流程图255

8.4算例分析255

第9章 离散变量网壳结构布局优化设计271

9.1离散变量布局优化基本思想和方法271

9.2网壳结构布局优化数学模型273

9.3优化程序设计及算例分析274

第10章 人工神经网络方法网壳结构选型优化278

10.1单层球面网壳结构选型优化278

10.1.1选型控制因素分析与提取279

10.1.2选型网络结构设计292

10.1.3选型优化结果分析292

10.2单层柱面网壳结构选型优化294

10.2.1单层柱面网壳的截面优化分析294

10.2.2基于人工神经网络方法的柱面网壳选型分析300

第11章 离散变量网壳结构优化设计发展与展望305

附录 常用型钢规格表312

参考文献320