华中科技大学张立茂获国家专利权
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龙图腾网获悉华中科技大学申请的专利一种适应多工况的造楼机结构柔性设计与优化方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118153399B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-26发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410442926.X,技术领域涉及:G06F30/23;该发明授权一种适应多工况的造楼机结构柔性设计与优化方法及系统是由张立茂;麻峻玮;王迦淇;肖仲华;邬毛志设计研发完成,并于2024-04-12向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种适应多工况的造楼机结构柔性设计与优化方法及系统在说明书摘要公布了:本发明属于柔性设计技术领域,公开了一种适应多工况的造楼机结构柔性设计与优化方法及系统,采用机器学习代理模型预测复杂桁架系统结构响应,设置多种强化措施实现造楼机的结构抗力提升,通过对荷载分级并分别进行优化设计实现造楼机的柔性设计。本发明基于参数化设计方法,生成式设计框架及引入加强措施的柔性设计方法,在一个真实的工程案例中获得了一个包含4个结构的方案集,方案结构在对应工况下最大应力比均保持在1.0以下,保证了结构的安全性。通过与极端大风工况下的鲁棒性方案相比较,本发明得到的最优设计方案在施工工况下用钢量减少了12.45%,在各级大风工况用钢量平均减少了7.02%。
本发明授权一种适应多工况的造楼机结构柔性设计与优化方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种适应多工况的造楼机结构柔性设计与优化方法,其特征在于,采用机器学习代理模型来预测复杂桁架系统的结构响应,结合使用多种加强措施来提升造楼机的结构抗力,通过对造楼机承受的荷载进行分级,并针对每一级荷载进行独立的优化设计,实现造楼机结构的柔性设计和优化,从而使得造楼机能够在不同的工作条件下调整其结构以达到相对最优的性能表现; 包括以下步骤: S1.空中造楼机的参数化设计与响应计算,其中: 在Grasshopper软件环境中根据核心筒剪力墙设计图纸进行参数化设计,预设支撑柱位置和钢平台尺寸; 预设若干种主桁架布局方案,并基于模块化设计建立造楼机的主体结构部件模型; 采用参数化编程自动设置贝雷片位置和组合成钢平台,连接支撑柱与钢平台,并设置加强措施; S2.基于人工智能的多目标优化设计,其中: 结合代理模型与多目标优化算法进行优化设计,生成多个设计方案; 利用有限元软件计算各设计方案的用钢量、最大应力和最大位移响应,并构建代理模型的训练数据集; 应用机器学习算法对不同响应数据进行训练,得到应力、位移和用钢量的代理模型; 通过多目标优化算法迭代搜索,在多种加强措施设置参数的变量空间中找到帕累托最优解集,供设计者根据需求和偏好选择; S3.采用多种加强措施的柔性设计,其中: 结构通过加强措施实现柔性抗力,允许在不同工作条件下进行结构抗力的动态调整; 采用渐进式设计模式,通过在优化过程中设置约束使其在相同的基本结构框架基础上逐步增加加强措施以适应不同工况; S3具体包括:在采用的柔性设计过程中,采取了以下步骤:首先,预定义基本结构框架,从中确定施工条件下的最佳基础结构,作为后续设计的蓝图;第二,确定结构可能承受的风速范围,从施工条件到最大极端条件,然后通过设计点将其划分为较小的区间;设计点等距设置或根据设计结果重新设置;第三,分析极端条件下的结构响应,找出了结构中的薄弱区域,并针对特定区域提出若干种局部加强措施;第四,对于每个设计点,在选定的基本结构的基础上,通过多目标优化生成最优结构;多目标优化的参数包括各种加强措施的设置参数,目标为结构的最大应力、最大位移和用钢量;在下一级的优化设计中,应保留上一级已设置的加强措施。
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