遺伝的アルゴリズムを用いた 構造物の最適形状探索の プログラムの作成

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1 遺伝的アルゴリズムを用いた 構造物の最適形状探索の プログラムの作成
山田研究室　梅林　充

2 はじめに ・最適化問題に対する解析法には、様々な手法が提案 されている。
・遺伝的アルゴリズム(genetic algorithms : 以下GA)が 注目され、各種の問題へ適用。 ・ GAを使った構造物の最適形状探索を行うプログラム 　の作成。

3 遺伝的アルゴリズム ・GAは、生物進化のメカニズムと考えられる選択淘 汰と突然変異の原理に着想を得たアルゴリズム。
　汰と突然変異の原理に着想を得たアルゴリズム。 ・Hollandによって導入された確率的探索最適化の一 　手法。

4 解析の手順 第0世代作成 二進数の個体の遺伝子コードを乱数により求める。 部材情報計算 部材の断面積、重量、節点の位置、部材長さを計算する。

5 解析の手順 軸力・変位計算 値転記 骨組み解析ソフトを使い各部材の軸力を求める。その後、各部 材について次式を計算し、変位を求める。
評価関数の式により求まる各世代の適応度の最大値、最小値、 平均値を取り出す。

6 解析の手順 次世代作成 親染色体 ルーレット選択 交叉 突然変異 子染色体作成

7 解析の手順 ルーレット選択

8 解析の手順 交叉 一様交叉法

9 解析の手順 突然変異

10 解析の手順 世代交代 各個体毎に交叉、突然変異を行って作成された子染色体 を次世代の親染色体として使う。

11 両端ピン支持トラス構造物の形態解析

12 両端ピン支持トラス構造物の形態解析 【トラス構造の最適設計問題】 f(X)=αh(X)+βw(X)
①　解析対象トラス構造モデルの節点6の鉛直方向変位と節点 　　7,8の鉛直方向変位を比べ、それぞれの変位の差を小さく　 　　する。 ②　構造全体の重量を少なくする。 f(X)=αh(X)+βw(X) これらに関する 評価関数式

13 両端ピン支持トラス構造物の形態解析 解析例 この構造物の解析では、変位の条件を優先する。 ① ② ③ 各部材の断面 節点の位置

14 両端ピン支持トラス構造物の形態解析 解析例 ① ② ③ 適応度 変位 重量

15 他の解析との比較 本研究で作成したプログラムによる解析の精度を確 認するため、本研究で作成したプログラムによる構造
物の解析の結果と他の解析の最適解を比較する。

16 他の解析との比較 他の解析による最適解 この解析は、構造物の最小重量探索を目的にしている。 最適解 各部材の軸力 軸力の割合

17 他の解析との比較 本プログラムの解析による構造物 この構造物の解析では、重量の条件を優先する。 各部材の断面 節点の位置 ④ ⑤ ⑥
各部材の軸力 軸力の割合

18 他の解析との比較 本プログラムの解析による構造物 ④ ⑤ ⑥ 適応度 変位 重量

19 他の解析との比較 比較結果 最適解 ④ 各部材の軸力 軸力の割合

20 結論 ・本研究で作成したプログラムによる構造物の解析で は、複数の準最適解が得られる。 ・他の解析と比較した結果ほぼ一致する準最適解が
・本研究で作成したプログラムによる構造物の解析の 精度は満足の良くものである