基于MATLAB語(yǔ)言的多目標(biāo)優(yōu)化抗裂混凝土配合比設(shè)計(jì)研究的中期報(bào)告

基于MATLAB語(yǔ)言的多目標(biāo)優(yōu)化抗裂混凝土配合比設(shè)計(jì)研究的中期報(bào)告摘要：本文基于MATLAB語(yǔ)言，利用多目標(biāo)優(yōu)化算法進(jìn)行抗裂混凝土配合比的設(shè)計(jì)研究。首先，對(duì)抗裂混凝土的組成成分進(jìn)行分析，得出其影響因素：水泥、礦物摻合料、骨料、水、增強(qiáng)劑等。然后，制定設(shè)計(jì)方案，以最小化收縮裂縫寬度和最大化混凝土抗壓強(qiáng)度為優(yōu)化目標(biāo)，建立多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。此后，選擇NSGA-II算法實(shí)現(xiàn)優(yōu)化計(jì)算，得出優(yōu)化結(jié)果。最后，驗(yàn)證結(jié)果并分析優(yōu)化結(jié)果的合理性。關(guān)鍵詞：MATLAB；多目標(biāo)優(yōu)化；抗裂混凝土；配合比；NSGA-II算法Abstract:BasedonMATLABlanguage,thispaperstudiesthedesignofcrack-resistantconcretemixproportionwithmulti-objectiveoptimizationalgorithm.Firstly,thecompositionofcrack-resistantconcreteisanalyzed,anditsinfluencingfactors,suchascement,mineraladmixture,aggregate,waterandreinforcement,areobtained.Then,thedesignschemeisformulatedtominimizetheshrinkagecrackwidthandmaximizethecompressivestrengthofconcreteasoptimizationobjectives,andamulti-objectiveoptimizationmathematicalmodelisestablished.Afterwards,NSGA-IIalgorithmisselectedtorealizeoptimizationcalculation,andoptimizationresultsareobtained.Finally,theresultsareverifiedandtherationalityoftheoptimizationresultsisanalyzed.Keywords:MATLAB;multi-objectiveoptimization;crack-resistantconcrete;mixproportion;NSGA-IIalgorithm1.引言抗裂混凝土作為一種新型的建筑材料，由于其具有較好的抗裂性能和持久性，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于重要的建筑工程中。而研究其配合比的抗裂性能是其設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。目前，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)已經(jīng)成為設(shè)計(jì)方案最常用的手段之一。而MATLAB作為一款熱門(mén)的科學(xué)計(jì)算軟件，在設(shè)計(jì)優(yōu)化中也得到了極大的應(yīng)用。本研究即基于MATLAB語(yǔ)言，利用多目標(biāo)優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)抗裂混凝土配合比設(shè)計(jì)。2.設(shè)計(jì)思路2.1抗裂混凝土配合比的組成抗裂混凝土的組成成分主要包括水泥、礦物摻合料、骨料、水和增強(qiáng)劑。其中，水泥和礦物摻合料是混凝土的主要膠凝材料；骨料是混凝土的主要骨料；水是混凝土的主要摻合劑；增強(qiáng)劑是混凝土的主要力學(xué)增強(qiáng)劑。2.2設(shè)計(jì)方案在混凝土配合比設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮各種因素對(duì)混凝土性能的影響，制定出合理的配合比。本研究以收縮裂縫寬度和混凝土抗壓強(qiáng)度作為優(yōu)化目標(biāo)，并利用MATLAB編程，建立多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，利用NSGA-II算法進(jìn)行計(jì)算。2.2多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型建立多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，以最小化收縮裂縫寬度和最大化混凝土抗壓強(qiáng)度為優(yōu)化目標(biāo)，具體數(shù)學(xué)公式為：minimizef1=Shmaximizef2=Sc其中，Sh為收縮裂縫寬度，Sc為混凝土抗壓強(qiáng)度。3.優(yōu)化計(jì)算在MATLAB中，利用NSGA-II算法實(shí)現(xiàn)優(yōu)化計(jì)算。具體過(guò)程如下：（1）制定變量范圍：為了保證計(jì)算精度和結(jié)果的實(shí)用性，需要對(duì)自變量的取值范圍進(jìn)行限制。本研究主要考慮的自變量有6個(gè)，分別為水泥、礦物摻合料、骨料、水、增強(qiáng)劑的配合比和水灰比。（2）計(jì)算目標(biāo)函數(shù)：利用MATLAB編程，先通過(guò)混凝土材料的性質(zhì)計(jì)算出混凝土的收縮裂縫寬度和抗壓強(qiáng)度。然后，通過(guò)目標(biāo)函數(shù)計(jì)算出每一方案的Sh和Sc值，作為計(jì)算的結(jié)果。（3）優(yōu)化計(jì)算：利用NSGA-II算法實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土配合比方案的優(yōu)化計(jì)算。將計(jì)算得到的每個(gè)方案的Sh和Sc值與最后得到的Pareto前沿面進(jìn)行比較，得出最優(yōu)配合比方案。4.結(jié)果驗(yàn)證與分析為驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果的正確性，本研究利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，并通過(guò)對(duì)優(yōu)化結(jié)果的分析，得出出結(jié)果的啟示。5.結(jié)論本研究基