Sử dụng thuật giải di truyền tính toán tối ưu trọng lượng tháp thép dạng dàn (tt)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (995.99 KB, 47 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
----------------------------------
NGUYỄN TRỌNG TUYỂN
SỬ DỤNG THUẬT GIẢI DI TRUYỀN
TÍNH TOÁN TỐI ƯU TRỌNG LƯỢNG
THÁP THÉP DẠNG DÀN
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH
DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP
HÀ NỘI - 2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
----------------------------------
NGUYỄN TRỌNG TUYỂN
kho¸: 2016-2018
SỬ DỤNG THUẬT GIẢI DI TRUYỀN
TÍNH TOÁN TỐI ƯU TRỌNG LƯỢNG
THÁP THÉP DẠNG DÀN
LUẬN VĂN THẠC SỸ
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp
Mã số: 60.58.02.08
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. PHẠM THANH HÙNG
HÀ NỘI – 2018
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
LỜI CAM ĐOAN
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
DANH MỤC BẢNG, BIỂU
PHẦN MỞ ĐẦU ........................................................................................... 1
Lý do chọn đề tài .......................................................................................... 1
Mục đích nghiên cứu ................................................................................... 2
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .............................................................. 2
Phương pháp nghiên cứu ............................................................................ 2
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ................................................... 2
Cấu trúc luận văn ........................................................................................ 3
PHẦN II. NỘI DUNG LUẬN VĂN ............................................................. 4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................ 4
1.1. Các vấn đề về tối ưu .............................................................................. 4
1.1.1. Sự phát triển, các phương pháp lập và giải bài toán tối ưu hoá
kết cấu ....................................................................................................... 4
1.1.2. Khái niệm về bài toán tối ưu hóa kết cấu ..................................... 5
1.1.3. Phân loại bài toán tối ưu hóa kết cấu theo biến thiết kế và hàm
mục tiêu..................................................................................................... 6
1.1.4. Các phương pháp cơ bản giải bài toán tối ưu kết cấu .................. 9
1.2. Tổng quan về thuật giải di truyền ...................................................... 11
1.2.1. Thuật giải di truyền ...................................................................... 11
1.2.2. Lịch sử phát triển ......................................................................... 11
1.2.3. Các tính chất đặc thù của thuật giải di truyền ........................... 14
1.2.4. Các bước quan trọng trong việc áp dụng thuật giải di truyền ... 14
1.2.5. Các nguyên tắc cơ bản của thuật giải di truyền ......................... 15
1.2.6. Đặc điểm quan trọng của thuật giải di truyền ........................... 17
1.2.7. Các thuật ngữ sử dụng và các thành phần cấu thành thuật giải di
truyền ...................................................................................................... 18
1.3. Tổng quan về tháp thép dạng dàn ..................................................... 20
1.4. Tiêu chuẩn Mỹ trong thiết kế tháp thép dạng dàn ............................ 23
1.4.1. Tải trọng........................................................................................ 23
1.4.2. Tính toán thiết kế.......................................................................... 28
1.4.3. Các trạng thái đặc biệt cần kiểm tra ........................................... 31
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT........................................................... 32
2.1. Cơ chế thực hiện của thuật giải di truyền........................................ 32
2.1.1.
Mã hoá sơ đồ ---------------------------------------------------------- 32
2.1.2.
Quá trình chọn lọc (Selection) ------------------------------------- 33
2.1.3.
Quá trình lai ghép (Crossover) ------------------------------------ 34
2.1.4.
Quá trình đột biến (Mutation) ------------------------------------- 35
2.1.5.
Hàm thích nghi (Fitness) -------------------------------------------- 36
2.2. Sơ đồ thuật giải di truyền cho bài toán ............................................ 38
2.3. Cấu trúc dữ liệu bài toán và giải thích chi tiết các hàm sử dụng
chính trong thuật giải di truyền................................................................ 41
2.3.1. Các nhiễm sắc thể (Chromosomes) --------------------------------- 41
2.3.2. Kiểu hiện tượng (phenotypes) --------------------------------------- 42
2.3.3. Giá trị hàm mục tiêu (objective function values) ---------------- 43
2.3.4. Giá trị thích nghi (Fitness values)----------------------------------- 44
2.4. Điều kiện dừng ................................................................................... 45
CHƯƠNG 3. SỬ DỤNG THUẬT GIẢI DI TRUYỀN TÍNH TOÁN TỐI
ƯU KẾT CẤU THÁP THÉP DẠNG DÀN ............................................... 47
3.1. Mô hình tháp thép dạng dàn ............................................................ 47
3.2. Phân tích kết cấu ............................................................................... 47
3.2.1. Số liệu đầu vào -------------------------------------------------------- 48
3.2.2. Ma trận độ cứng của từng phần tử ( file bar3e.m) ------------- 51
3.2.3. Ma trận độ cứng của kết cấu (file assem.m) --------------------- 51
3.2.4. Giải hệ phương trình (file solveq.m) ------------------------------ 52
3.2.5. Rút ra chuyển vị thành phần của phần tử từ véctơ kết quả
chuyển vị a (file extract.m) --------------------------------------------------- 53
3.2.6. Tính lực dọc trong phần tử (file bar3s.m) ----------------------- 54
3.3. Bài toán tối ưu.................................................................................... 55
3.4. Chương trình tính tối ưu kết cấu tháp thép dạng dàn sử dụng thuật
giải di truyền .............................................................................................. 56
3.4.1. Đơn vị sử dụng trong chương trình ------------------------------- 57
3.4.2. Chuẩn bị số liệu đầu vào -------------------------------------------- 57
3.5. Sơ đồ khối chương trình chính ......................................................... 62
3.6. Các hàm trong chương trình dùng để phân tích kết cấu và tính
toán giá trị hàm mục tiêu .......................................................................... 63
3.6.1. Hàm đọc toạ độ nút ( file EX.m; EY.m; EZ.m) ----------------- 63
3.6.2. Hàm tính chiều dài phần tử (file chieudai.m) ------------------- 63
3.6.3. Hàm đọc dữ liệu tải trọng nút (file taitrongnut.m) ------------ 64
3.6.4. Hàm đọc cấu trúc dữ liệu phần tử (file Edof.m)---------------- 64
3.6.5. Hàm phân loại thanh (phanloaithanh.m) ------------------------ 65
3.6.6. Hàm phân loại tiết diện (phanloaitietdien.m) ------------------- 65
3.6.7. Hàm chọn tiết diện (file tietdien.m) ------------------------------- 66
3.6.8. Hàm phân tích kết cấu, kiểm tra ràng buộc, tính giá trị hàm
mục tiêu (file hammuctieu.m) ----------------------------------------------- 66
3.6.9. Hàm tải trọng gió tác dụng tại nút -------------------------------- 67
3.7. Ứng dụng tính toán kết cấu tháp thép dạng dàn ............................ 68
3.7.1. Thông tin kết cấu ----------------------------------------------------- 68
3.7.2. Các chỉ tiêu cơ lý ------------------------------------------------------ 73
3.7.3. Kết quả sau khi chạy chương trình ------------------------------- 73
PHẦN III. KẾT LUẬN .............................................................................. 79
1. KẾT LUẬN ........................................................................................... 79
2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN VĂN......................................... 80
TẢI LIỆU THAM KHẢO............................................................................81
PHỤ LỤC
PHỤ LỤC A: CHƯƠNG TRÌNH TỐI ƯU KẾT CẤU THÁP THÉP
DẠNG DÀN……………………………………………………………..…..83
PHỤ LỤC A1: CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH ……………........……….….83
PHỤ LỤC A2: CÁC CHƯƠNG TRÌNH CON……………………….…..88
PHỤ LỤC A2.1: CHƯƠNG TRÌNH CON FILE phanloaithanh.m….…88
PHỤ LỤC A2.2: CHƯƠNG TRÌNH CON FILE phanloaitietdien.m.….89
PHỤ LỤC A2.3: CHƯƠNG TRÌNH CON FILE hammuctieu.m…….....89
PHỤ LỤC A2.4: CHƯƠNG TRÌNH CON FILE Edof.m ……......…......95
PHỤ LỤC A2.5: CHƯƠNG TRÌNH CON FILE EX.m…………...…..…95
PHỤ LỤC A2.6: CHƯƠNG TRÌNH CON FILE EY.m…………….……95
PHỤ LỤC A2.7: CHƯƠNG TRÌNH CON FILE EZ.m…………….……96
PHỤ LỤC A2.8: CHƯƠNG TRÌNH CON FILE dieukienbien.m.…..….96
PHỤ LỤC A2.9: CHƯƠNG TRÌNH CON FILE taitrongnut.m ….…….97
PHỤ LỤC A2.10: CHƯƠNG TRÌNH CON FILE tietdien.m…….….….98
PHỤ LỤC A2.11: CHƯƠNG TRÌNH CON FILE lucgiotaithanhOx....99
PHỤ LỤC A2.12: CHƯƠNG TRÌNH CON FILE chontietdien.m…...100
PHỤ LỤC B: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN THÁP THÉP 62m……………103
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện Luận văn này, tác giả đã được người hướng dẫn
khoa học là Thầy giáo TS. Phạm Thanh Hùng tận tình giúp đỡ, hướng dẫn cũng
như tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành Luận văn của mình. Qua đây tác
giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Thầy!
Cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong tiểu ban bảo vệ đề cương, các thầy cô
trong tiểu ban kiểm tra tiến độ Luận văn, đã có những ý kiến góp ý quý báu cho nội
dung Luận văn.
Tác giả cũng xin trân trọng cảm ơn các Thầy cô giáo, các cán bộ của khoa đào
tạo sau đại học thuộc Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội đã giúp đỡ, chỉ dẫn trong
quá trình học tập và nghiên cứu.
Do thời gian thực hiện luận văn không nhiều, trình độ của tác giả có hạn, mặc
dù đã hết sức cố gắng nhưng trong nội dung Luận văn sẽ không tránh khỏi những
sai sót, tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các Thầy cô giáo và
các học viên để Luận văn hoàn thiện hơn.
Hà Nội, ngày....., tháng....., năm 2018
Tác giả luận văn
Nguyễn Trọng Tuyển
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận văn tốt nghiệp cao học ngành kỹ thuật xây dựng
công trình dân dụng và công nghiệp với đề tài: “Sử dụng thuật giải di truyền tính
toán tối ưu kết cấu tháp thép dạng dàn” là công trình nghiên cứu khoa học độc lập
của tôi. Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của Luận văn là trung thực và có
nguồn gốc rõ ràng.
Hà Nội, ngày....., tháng....., năm 2018
Tác giả luận văn
Nguyễn Trọng Tuyển
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1. 1 :Tháp Eiffel, Thủ đô Paris, Pháp .................................................. 20
Hình 1. 2 :Tokyo Skytree, Tokyo, Nhật Bản có tiết diện ngang biến đổi theo
chiều cao ...................................................................................................... 22
Hình 1. 3 :Các tháp thép cao trên thế giới.................................................... 23
Hình 2. 1:Sơ đồ tính toán tối ưu tiết diện ngang kết cấu tháp thép dạng dàn
theo thuật giải di truyền ............................................................................... 39
Hình 3. 1: Mô hình giàn không gian đàn hồi, ............................................... 47
Hình 3. 2: Sơ đồ phân tích kết cấu, tính giá trị hàm mục tiêu ....................... 48
Hình 3. 3: Các yếu tố phần tử thanh không gian trong hệ toạ độ chung ....... 49
Hình 3. 4: Sơ đồ khối chương trình chính ..................................................... 62
Hình 3.5: Tiết diện đoạn tháp thép thiết kế (1) ............................................. 69
Hình 3.5: Tiết diện đoạn tháp thép thiết kế (2) ............................................. 70
Hình 3.5: Tiết diện đoạn tháp thép thiết kế (3) ............................................. 71
Hình 3. 8: Mô hình tháp thép dạng dàn ........................................................ 72
Hình 3. 9: Kết quả chạy Matlab ................................................................... 73
Hình 3. 10: Kết quả chạy Matlab(1) ............................................................. 74
Hình 3. 11: Kết quả chạy Matlab(2) ............................................................. 75
Hình 3. 12: Kết quả chạy Matlab (3) ............................................................ 76
Hình 3. 13: Kết quả chạy Matlab (4) ............................................................ 77
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1. 1: Bảng phân loại công trình........................................................... 27
Bảng 1. 2: Bảng hệ số tầm quan trọng của công trình .................................. 27
Bảng 1. 3: Bảng hệ số hướng gió ................................................................. 28
Bảng 3. 1. Ví dụ dạng của file nut.xls .......................................................... 58
Bảng 3. 2. Ví dụ dạng của file phantu.xls ..................................................... 59
Bảng 3. 3. Dạng của file tainutsap2000.xls .................................................. 60
Bảng 3. 4. Dạng của file bien.xls ................................................................. 60
PHẦN MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài
Trong quá trình tính toán kết cấu một dự án xây dựng nào đó các kỹ sư kết
cấu luôn muốn tìm giải pháp tối ưu nhất có thể theo một hoặc nhiều tiêu chí
nào đó theo ý đồ của thiết kế.
Có nhiều phương pháp tối ưu hóa kết cấu đã được các kỹ sư kết cấu áp
dụng như phương pháp quy hoạch toán học, phương pháp tiêu chuẩn tối ưu,
phương pháp tối ưu tiến hóa,…
Các giải thuật dựa trên nguyên tắc phân tích và mô phỏng các quá trình tự
nhiên luôn là mối quan tâm đặc biệt của các nhà nghiên cứu trong và ngoài
nước. Cùng sự bùng nổ thông tin, những giải thuật này càng có ý nghĩa thực
tế. Các thuật toán thuộc loại này bao gồm: chiến lược tiến hoá, chương trình
tiến hoá, thuật giải di truyền, hệ thống phân lớp và nơron.
Thuật giải di truyền (GA) là một trong những loại giải thuật đó. Xuất phát
từ các ưu điểm của thuật giải di truyền và ý tưởng áp dụng phương pháp khá
mới này trong tính toán tối ưu kết cấu, luận văn này nghiên cứu tìm hiểu về
thuật giải di truyền, ứng dụng thuật giải di truyền để tính toán tối ưu tiết diện
của kết cấu tháp thép dạng dàn. Từ đó mở rộng pham vi ứng dụng phương
pháp này trong tính toán tối ưu kết cấu nói chung.
Các tháp thép dạng dàn như tháp viễn thông, truyền hình, điện lực,… cho
tới các công trình tháp thép mang tính biểu tượng (Tháp Effeil, Paris, Pháp)
với ưu điểm vượt trội về chiều cao và trọng lượng nhẹ, nên được áp dụng
ngày một nhiều.
Việc nghiên cứu các phương pháp tối ưu tiết diện các thanh trong tháp thép
dạng dàn không những giảm tải trọng gió tác dụng lên tháp mà còn giảm tải
2
trọng bản thân của tháp. Điều này giúp cho tháp thép dạng dàn vẫn đủ khả
năng chịu lực nhưng lại tiết kiệm vật liệu nhất có thể.
Từ lí do trên, tá giả chọn đề tài: “Sử dụng thuật giải di truyền tính toán tối
ưu kết cấu tháp thép dạng dàn”.
Mục đích nghiên cứu
Mục đích chính của luận văn là tìm hiểu, áp dụng thuật giải di truyền để
phân tích và tối ưu kết cấu tập trung vào việc tính toán tối ưu tiết diện các
thanh của tháp thép dạng dàn chịu tải trọng theo hai phương, phương đứng là
tĩnh tải, hoạt tải (không đáng kể), tải trọng tác dụng chủ yếu theo phương
ngang là gió theo tiêu chuẩn Mỹ.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Tháp thép dạng dàn, chịu tải trọng gió, xây
dựng tại Việt Nam.
Phạm vi nghiên cứu: Tháp thép dạng dàn chịu tải trọng gió theo tiêu
chuẩn Mỹ.
Phương pháp nghiên cứu
Các lý thuyết giải bài toán tối ưu được xây dựng trên cơ sở phương
pháp quy hoạch toán học, phương pháp tiêu chuẩn tối ưu,…
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Ý nghĩa khoa học: Tìm hiểu, áp dụng thuật giải di truyền để phân tích
tối ưu kết cấu tháp thép. Đánh giá khả năng áp dụng của Thuật giải di truyền
trong việc tối ưu hoá kết cấu tháp thép.
3
Ý nghĩa thực tiễn: Áp dụng thuật giải di truyền để tìm kiếm kích thước
tiết diện kết cấu sao cho kết cấu có trọng lượng nhẹ nhất hoặc giá thành nhỏ
nhất mà vẫn đảm bảo các yêu cầu về bền và ổn định.
Cấu trúc luận văn
Ngoài các phần Mở đầu, Kết luận và kiến nghị, Tài liệu tham khảo và Phụ
lục, nội dung chính của Luận văn gồm ba chương:
- Chương 1: Tổng quan.
- Chương 2: Cơ sở lý thuyết.
- Chương 3: Sử dụng thuật giải di truyền tính toán tối ưu kết cấu tháp thép
dạng dàn.
THÔNG BÁO
Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui
lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện
– Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội.
Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội
Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội.
Email:
TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN
79
PHẦN III. KẾT LUẬN
1. KẾT LUẬN
Luận văn trình bày được tổng quan về sự phát triển lý thuyết tối ưu hoá
kết cấu, các phương pháp giải bài toán tối ưu kết cấu, sự phát triển của tối
ưu hoá kết cấu dàn, tình hình nghiên cứu tối ưu hoá kết cấu ở Việt Nam.
Luận văn cũng nêu khái quát về thuật giải di truyền và khả năng ứng dụng
của thuật giải di truyền trong việc tính toán tối ưu kết cấu tháp thép dạng
dàn.
Luận văn đã tìm hiểu được nội dung của thuật giải di truyền, nêu lên được
nguyên lý hoạt động và cơ chế thực hiện của thuật giải. Đưa ra sơ đồ khối
tính toán tối ưu kết cấu tháp thép dạng dàn.
Tác giả đã lập được một chương trình bằng ngôn ngữ MATLAB để tính
toán tải trọng, tính toán khả năng chịu lực phục vụ tối ưu kết cấu tháp thép
dạng dàn theo thuật giải di truyền, khối lượng tính toán lớn.
Học viên đã giải quyết được vấn đề thay đổi tải trọng gió, tải trọng bản
thân sau mỗi lần thay đổi tiết diện kết cấu.
Qua đó rút ra một số kết luận quan trọng sau:
GA rất hiệu quả trong việc xử lý các bài toán phức tạp như phải nhiều yếu
tố, nhiều biến khác nhau và người sử dụng có thể dễ dang bổ sung các yêu
cầu mới không nhất thiết phải kiểm tra mối liên hệ với các yêu cầu cũ.
GA có thể làm việc với bài toán tối ưu mà biến có thể là rời rạc hoặc liên
tục.
GA là một phương pháp tìm kiếm từ một quần thể các điểm chứ không
phải từ một điểm. Ta có thể hiểu đó là tính song song. Kết quả thu được từ
GA thường là kết quả tối ưu tổng thể kết cấu.
80
GA sử dụng luật xác suất (tính ngẫu nhiên), không yêu cầu hướng
gradient trong thế hệ di truyền tiếp theo.
Mặc dù linh hoạt về tính toán nhưng GA có nhược điểm lớn là về thời
gian tính toán đặc biệt khi số lượng biến lớn, cấn phân tích qua nhiều thế
hệ để thấy được sự hội tụ thì thời gian chạy khá lâu.
Tuy nhiên, luân văn mới chỉ giới hạn một loại tiết diện vật liệu là thép góc,
kết cấu chưa có sự làm việc liên hợp giữa bê tông và thép. Vật liệu mới chỉ
làm việc trong giai đoạn giới hạn đàn hồi, trong luận văn không đề cập đến độ
tin cậy công trình nên kết quả chỉ là phù hợp với hàm mục tiêu của bài toán
mà không xét tới các yếu tố khác như tuổi thọ và độ tin cậy của công trình.
2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN VĂN
Tăng cường áp dụng công nghệ tin học để GA có thể tối ưu được kết
cấu một cách mạnh mẽ hơn như sử dụng các ngông ngữ lập trình mạnh hơn,
sử dụng máy tính cấu hình cao, viết chương trình phân mảnh dữ liệu để chạy
trên nhiều máy rồi tổng hợp lại.
Thuật giải di truyền có thể áp dụng vào bài toán tối ưu cấu trúc của tháp
thép dạng dàn.
Thuật giải di truyền có thể áp dụng vào bài toán tối ưu hình dáng của
tháp thép dạng dàn.
Để thực tế hơn nữa áp dụng bài toán thuật giải di truyền ngoài hàm mục
tiêu là các ràng buộc về kết cấu thép quen thuộc là kết hợp với các điều kiện
của môi trường, độ tin cậy và tuổi thọ công trình vào tính kết cấu công trình.
81
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Vũ Như Cầu (1990), Lý thuyết tối ưu trong cơ học kết cấu, Trường Đại học
Xây dựng Hà nội.
2. Nguyễn Nhật Lệ (2001), Tối ưu hoá ứng dụng, Nhà xuất bản Khoa học và
kỹ thuật.
3. Bùi Minh Trí (2001), Quy hoạch toán học, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ
thuật.
4. Chử Đức Nhã (2000), Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết tối ưu hoá kết cấu
vào thiết kế hợp lý hệ thanh, Báo cáo kết quả nghiên cứu đề tài KHCN cấp bộ
B99-34-52, Trường Đại học Xây dựng Hà nội.
5. Hoàng Kiếm – Lê hoàng Thái (2001), Thuật giải di truyền cách tự nhiên
các bài toán trên máy tính. Nhà xuất bản giáo dục.
6. Lê Xuân Huỳnh (2006), Tính toán kết cấu theo lý thuyết tối ưu, Nhà xuất
bản Khoa học và kỹ thuật.
7. Phạm Huy Cương (2004), Tính toán tối ưu hóa dàn không gian theo thuật
giải di truyền , Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Xây dựng.
8. Hoàng Bắc An, Lê Xuân Huỳnh (2002), Tính toán tối ưu kết cấu dàn có xét
đến ràng buộc về độ tin cậy, Tuyển tập các công trình Hội nghị cơ học Toàn
quốc lần thứ VII.12/2002.
9. Phạm Anh Tuấn (2003), Tính toán tối ưu khung phẳng bằng thép làm việc
trong giới hạn đàn hồi, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Xây dựng.
10. Lại Hải Đăng, Lưu Trường Văn, Nguyễn Tuấn Bình (2005), Thuật giải di
truyền trong quản lí xây dựng.
11. Nguyễn Thanh Phong (2000), Thiết kế tối ưu mạng ATM với thuật toán
Genetic.
82
12. Trương Hải Bằng (2002) Trung tâm phát triển công nghệ thông tin, Ứng
dụng của NEURAL NETWORK và GENETIC ALGORITHM trong dự báo thi
trường chứng khoán. Đại học quốc gia thành phố Hồ chí Minh.
13. Dương Anh Đức, Nguyễn Tấn Trần, Minh Khang (2001), Genetic
algorithm and Vietnamese high school schedule problem (Thuật giải di truyền
và bài toán thời gian biểu của trường Trung học tại Việt Nam).
14. Nguyễn Trọng Hoàng, Nghiên cứu áp dụng Tiêu chuẩn Mỹ TIA-222-G
trong tính toán tháp thép dạng dàn tại Việt Nam, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật,
Trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội.
15. Trương Mạnh Khuyến, Tính toán tối ưu kết cấu dàn mái không gian theo
thuật giải di truyền, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Xây dựng.
Tiếng Anh
16. ASCE 7-05 (2005): Minimum Design Load for Buildings and Other
Structures. American Society of Civil Engineers.
17. ANSI/TIA-222-G (2006): Structural Standard for Antenna, Supporting
Structures and Antennas.
18. Dan M.Frangopol, Franklin Y.Cheng (1996), Advances in structural
optimization, Americal Society of Civil Engineers
19. CALFEM-A Finite Element Toolbox Version3.4 (2004), The Division of
Structural Mechanics at Lund University.
20. R.Sudarshan (2000), Genetic Algorithms and aplication to the
optimization of space trusses, Departement of civil engineering Indian
institute of technology.
83
PHỤ LỤC A: CHƯƠNG TRÌNH TỐI ƯU KẾT CẤU THÁP THÉP
DẠNG DÀN
PHỤ LỤC A1: CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH
NIND = 20;
% Number of individuals per
subpopulations
MAXGEN
=
2000;
%
maximum
Number
of
generations
PRECI = 16;
% Precision of binary
representation
TD=xlsread('TD');
ro=xlsread('ro');
NUT=xlsread('nut');
PHANTU=xlsread('phantu');
TAITRONGTHIETBI1=xlsread('tainutsap2000');
%Gan
trong mo hinh sap
BERONGDONGIO= xlsread('Berongdongio'); % Be rong
Don Gio cua profile
BIEN=xlsread('bien');
%.................................................
..
PHANLOAITHANH= phanloaithanh(NUT,PHANTU); % Toi uu
theo chung loai thanh
% [o,p]=size(PHANTU);
[p,o]=size(PHANLOAITHANH);
NVAR = o;
% Generation gap, how many new
individuals are created
84
% Build field descriptor
FieldD
=
[rep([PRECI],[1,
NVAR]);
rep([min(TD);max(TD)],[1, NVAR]);...
rep([1; 0; 1 ;1], [1, NVAR])];
% Initialise population
Chrom = crtbp(NIND, NVAR*PRECI);
% Reset counters
Best = NaN*ones(MAXGEN,1);
% best in current
population
gen = 0;
% generational counter
% Evaluate initial population
TIETDIEN=tietdien(bs2rv(Chrom,FieldD),TD);
%.................................................
..
PHANLOAITIETDIEN=
phanloaitietdien(TIETDIEN,PHANLOAITHANH);
%.................................................
..
for i=1:NIND
ObjV(i)
=
hammuctieu(NUT,PHANTU,
TAITRONGTHIETBI1,TIETDIEN(i,:),PHANLOAITHANH,
PHANLOAITIETDIEN(i,:),BIEN,TD,ro,BERONGDONGIO);
end
ObjV=ObjV';
85
% Track best individual and display convergence
Best(gen+1) = min(ObjV);
%plot(log10(Best),'ro');xlabel('generation');
ylabel('log10(f(x))');
plot(Best,'b.');xlabel('generation');
ylabel('f(x)');
text(0.5,0.95,['Best
=
',
num2str(Best(gen+1))],'Units','normalized');
drawnow;
% Generational loop
while gen < MAXGEN,
% Assign fitness-value to entire population
FitnV = ranking(ObjV);
% Select individuals for breeding
SelCh = select('rws', Chrom, FitnV);
% Recombine selected individuals (crossover)
SelCh = recombin('xovsh',SelCh,0.7);
% Perform mutation on offspring
SelCh = mut(SelCh);
% Evaluate offspring, call objective function
TIETDIEN=tietdien(bs2rv(SelCh,FieldD),TD);
86
PHANLOAITIETDIEN=
phanloaitietdien(TIETDIEN,PHANLOAITHANH);
for i=1:NIND
ObjVSel(i)
=
hammuctieu(NUT,PHANTU,
TAITRONGTHIETBI1,TIETDIEN(i,:),
PHANLOAITHANH,
PHANLOAITIETDIEN(i,:),BIEN,TD,ro,BERONGDONGIO);
end
ObjVSel1=ObjVSel';
% Reinsert offspring into current population
[Chrom
ObjV]=reins(Chrom,SelCh,1,1,ObjV,ObjVSel1);
% Increment generational counter
gen = gen+1;
%
Update
display
and
record
current
best
individual
Best(gen+1) = min(ObjV);
%plot(log10(Best),'ro'); xlabel('generation');
ylabel('log10(f(x))');
plot(Best,'b.');
xlabel('generation');
ylabel('f(x)');
text(0.5,0.95,['Best
=
num2str(Best(gen+1))],'Units','normalized');
drawnow;
end
',
87
% End of GA
Nmaxmin=Nmaxmin(NUT,PHANTU,
TAITRONGTHIETBI1,TIETDIEN(i,:),PHANLOAITHANH,
PHANLOAITIETDIEN(i,:),BIEN,TD,ro,BERONGDONGIO);
CHONTIETDIEN=chontietdien(Nmaxmin,PHANLOAITHANH,TD
,ro);
CHONTIETDIEN1=CHONTIETDIEN';
TRONGLUONGKETCAU=trongluongketcau(CHONTIETDIEN,PHA
NLOAITHANH,Nmaxmin);
TRONGLUONGKETCAU= TRONGLUONGKETCAU';
88
PHỤ LỤC A2: CÁC CHƯƠNG TRÌNH CON
PHỤ LỤC A2.1: CHƯƠNG TRÌNH CON FILE phanloaithanh.m
function [PHANLOAITHANH]=phanloaithanh(NUT,PHANTU)
[f1,f2]=size(PHANTU);
CHIEUDAIPHANTU=chieudai(NUT,PHANTU);
itype=1; % dem so luong loai phan tu
PLT(1,1)=CHIEUDAIPHANTU(1); % dong 1 la loai
chieu dai
PLT(2,1)=max(NUT(PHANTU(1,2),4),NUT(PHANTU(1,3),4));
% dong 2 la toa do cao nhat nhom thanh
PLT(3,1)=1; % dong 3 luu lai so luong thanh cua
1 loai
PLT(4,1)=1; % cac dong duoi la ten thanh trong
loai do
for j=2:f1
check=0;
zmax=max(NUT(PHANTU(j,2),4),NUT(PHANTU(j,3),4));
for k=1:itype
if (abs(CHIEUDAIPHANTU(j)PLT(1,k))<0.001)&& (abs(zmax-PLT(2,k))<0.001)
PLT(3,k)=PLT(3,k)+1;
PLT(PLT(3,k)+3,k)=j;
check=1;
break;
end
end
if check==0 % Tao loai tiet dien moi
itype=itype+1;
PLT(1,itype)=CHIEUDAIPHANTU(j); % dong
1 la loai chieu dai
PLT(2,itype)=max(NUT(PHANTU(j,2),4),NUT(PHANTU(j,3),
4)); % dong 2 la toa do cao nhat nhom thanh
PLT(3,itype)=1; % dong 3 luu lai so
luong thanh cua 1 loai
PLT(4,itype)=j; % cac dong duoi la ten
thanh trong loai do
end
89
PHANLOAITHANH=PLT;
end
PHỤ LỤC A2.2: CHƯƠNG TRÌNH CON FILE phanloaitietdien.m
function
[PHANLOAITIETDIEN]=phanloaitietdien(TIETDIEN,PHANLOA
ITHANH)
%Cac thanh cung loai thi cung tiet dien
[f1,f2]=size(TIETDIEN);
[f3,f4]=size(PHANLOAITHANH);
for j=1:f1
for i=1:f4
for k=4:(PHANLOAITHANH(3,i)+3)
PHANLOAITIETDIEN(j,PHANLOAITHANH(k,i))=TIETDIEN(j,i)
;
end
end
end
PHỤ LỤC A2.3: CHƯƠNG TRÌNH CON FILE hammuctieu.m
function
[hammuctieu]=hammuctieu(NUT,PHANTU,TAITRONGTHIETBI1,
input,PHANLOAITHANH,input1,BIEN,TD,ro,BERONGDONGIO)
edof=Edof(NUT,PHANTU); % ma tran bac tu do
[m,n]=size(NUT); % kich thuoc ma tran nut
K=zeros(m*3); % cho ma tran do cung ban dau bang
0
[o,p]=size(PHANTU); % kich thuoc ma tran phan tu
[o1,p1]=size(PHANLOAITHANH);
E=ones(o,1)*2.1e10; % vecto modun dan hoi
R=ones(o,1)*3.6e7; % vecto cuong do vat lieu (cu
3.6e7)
EP=[E input1'];
eX=EX(NUT,PHANTU);
