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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