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An Integrated Framework for Arch Dam Shape Optimization Using Stratified Conditional Sampling and Gaussian Process Surrogates
DOI:10.3390/buildings16081601.png)
摘要
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拱坝形状优化对于平衡结构安全与经济效率至关重要,但由于昂贵的有限元分析和严格的几何约束,其计算成本仍然很高。传统的采样技术通常会产生不可行的设计,从而损害代理模型的保真度。本研究提出了一种集成框架,结合分层条件拉丁超立方采样(SC-LHS)、自动化建模和高斯过程(GP)代理模型。SC-LHS通过整合层次约束在生成过程中消除不可行样本,而Python驱动的流程自动化了从参数化到模拟的过程。将GP代理与NSGA-II耦合可实现对帕累托前沿的高效探索。结果表明,SC-LHS在可行性率和空间填充指标方面优于标准LHS、约束LHS和拒绝采样索博尔序列。最优折中方案与初始设计相比,坝体体积减少10.4%,拉应力区体积减少15.2%。该框架有效协调了经济和安全目标,为复杂水工结构设计提供了一种稳健的方法。
Keyword:
shape optimization
arch dam
Stratified Conditional Latin Hypercube Sampling
Gaussian Process surrogate models
automated modeling
期刊
IF:
3.1
论文数:
1.8W
被引数:
2.5W
机构
引用论文
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