12、元启发式算法在结构优化设计中的应用与性能评估

元启发式算法在结构优化设计中的应用与性能评估

1. 鲸鱼优化算法（WOA）在空间钢框架优化中的性能

1.1 WOA算法简介

鲸鱼优化算法（WOA）是一种受座头鲸狩猎行为启发的元启发式算法。在解决复杂工程问题方面，元启发式算法具有显著优势，WOA便是其中之一。它通过模拟座头鲸的独特狩猎策略，在搜索空间中寻找最优解。

1.2 空间钢框架优化应用

在空间钢框架优化问题中，研究对WOA算法的性能进行了评估。具体操作如下：
- 建立了基于WOA的框架优化程序。
- 选取基准框架结构进行分析，考虑框架结构的相关参数。
- 与之前相关研究中的算法进行详细对比，采用相同的设计条件。

1.3 性能评估结果

• 优化结果显示，SJSSSO算法得到的最优结构重量最轻，但WOA算法估算的最优重量仅比最轻重量多1.44%。
• WOA算法的最优重量为262.13 kN，在所有应用于该特定框架结构的算法中表现排名第二。
• WOA算法得出的最大强度比为0.960，接近1.00，表明第三种荷载组合在设计过程中起着重要作用。

1.4 搜索历史与性能对比

从搜索历史图（图9）中可以看出，与之前研究中的算法相比，WOA算法在优化过程中的性能排名第二。该图展示了最优重量与迭代次数的关系。

2. 元启发式算法在T形梁优化设计中的应用

2.1 研究背景与目的