摘要
近年来，随着工程问题的复杂性不断增加，传统的设计方法面临挑战。基于智能算法的优化方法因其能够有效应对复杂多样的工程问题而备受关注。黑洞算法(BH)作为一种新兴的启发式优化算法，展现出了很好的优化潜力，但也存在一些不足之处，如:迭代初期易早熟收敛，迭代后期全局寻优能力降低。为了克服这些不足，本文提出了一种改进的黑洞算法(Improvement Black Hole,IBH),并将其应用于土木工程结构的优化设计中。本文主要研究内容与结论如下: 在智能算法方面。本文介绍了 BH算法的基本原理和运行机制，详细分析了其在结构优化设计中的应用现状。随后，针对BH算法存在的局限性，利用马氏距离和教与学算法，对BH算法做出了改进，提出了一种改进黑洞算法(IBH)。并通过对10个测试函数的验证，证明了 IBH算法在运算性能上的优越性。 在结构优化方面。本文将IBH算法应用于桁架结构的优化设计中，并通过对13杆桁架和52杆桁架的具体案例分析，验证了其在结构优化设计中的性能表现。结果表明，IBH算法具有较快的收敛速度和较优的优化能力，为工程实践提供了一种高效可靠的优化方法。 在非概率可靠性分析与优化方面。本文通过构建非概率可靠性的椭球模型，并采用精度 iHL-RF(improvement Hasofer Lind-Rackwitz Fiessler,iHL-RF)法进行可靠性分析。将IBH算法与精度iHL-RF法相结合，应用于复杂结构的非概率可靠性优化设计中，得到了一套更加完整的基于结构非概率可靠性的设计方案。通过实际工程验证，证明了该方法具有明显的优势和实用性，能够在保证结构可靠性的前提下，实现更经济和轻量化的设计方案。
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