[发明专利]一种基于对抗生成网络的不锈钢结构构件智能设计方法

说明书

本发明涉及一种钢结构构件，具体为一种基于对抗生成网络的不锈钢结构构件智能设计方法，属于钢结构应用领域。建立不锈钢结构构件设计参数与设计方案之间的特征映射关系，充分利用不锈钢材料的应变硬化能力、塑性变形能力和构件的后屈曲承载能力，最终为不锈钢结构构件提供较为准确、经济的设计方案，例如构件截面类型、截面尺寸等。本发明可较为准确的考虑不锈钢的材料特性，在保证安全可靠的前提下，实现不锈钢构件截面的精细化设计，减少因设计准确度不高导致的材料浪费。

技术领域

本发明涉及一种钢结构构件，具体为一种基于对抗生成网络的不锈钢结构构件智能设计方法，属于钢结构应用领域。

背景技术

不锈钢结构凭借其耐腐蚀性强、易于维护、绿色环保等优点，已成为工程结构防腐的新趋势，但其较高的造价限制了其在工程领域的大规模应用。不锈钢作为一种典型的非线性材料，构件破坏时往往会出现明显的屈曲模态耦合现象。此外，不锈钢的应力-应变曲线没有明显的屈服点和屈服平台，结构设计通常取塑性应变为0.2％对应的应力f_0.2作为其名义屈服强度，该强度远小于材料的极限抗拉强度。因此，常规的结构设计难以充分考虑不锈钢可观的应变硬化能力、塑性变形能力以及构件的屈曲模态耦合现象，往往会造成了材料的浪费和造价的增加。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了建立不锈钢结构构件设计参数与设计方案之间的特征映射关系，充分利用不锈钢材料的应变硬化能力、塑性变形能力和构件的后屈曲承载能力，最终为不锈钢结构构件提供较为准确、经济的设计方案，例如构件截面类型、截面尺寸等。本发明可较为准确的考虑不锈钢的材料特性，在保证安全可靠的前提下，实现不锈钢构件截面的精细化设计，减少因设计准确度不高导致的材料浪费的一种基于对抗生成网络的不锈钢结构构件智能设计方法。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种基于对抗生成网络的不锈钢结构构件智能设计方法，按以下步骤进行：

(1)、搜集已有不锈钢结构构件的实验数据，提取荷载类型、构件长度及约束条件、不锈钢牌号、截面类型和尺寸、构件承载力、屈曲失效模态相关关键参数；

(2)、基于实验数据，采用有限元软件Abaqus建立不锈钢结构构件有限元分析模型；

(3)、利用不锈钢结构构件的有限元分析模型，对不锈钢结构构件的常见不锈钢牌号：S304和S316、截面类型：工字形截面、方矩管和圆管、长细比、截面尺寸相关诸多影响其承载力的因素进行参数分析；

(4)对参数分析结果进行归纳整理，建立不同荷载类型、荷载水平、构件长度、需求材料牌号、挠度限值相关设计需求与对应最优截面的对抗生成网络数据集；

(5)搭建适用于不锈钢结构构件截面优化设计的对抗生成网络模型；

(6)训练生成对抗网络模型，并基于训练得到的生成对抗网络模型实现不锈钢结构构件的智能化设计；生成不锈钢结构构件设计方案主要包括设计截面的截面类型和截面尺寸。

作为优选，步骤(6)中，对抗生成网络模型训练过程的表达式为：

Y＝G(X)

minZ(Y)

N_Edor M_Ed≤N_Rdor M_Rd

ω_Ed≥ω_Rd