形态优化张弦桁架撑杆与稳定设计

撑杆是张弦桁架中不可缺少的组成部分,在整体结构刚度形成中起着非常重要的作用,撑杆的失稳将导致结构整体刚度急剧降低及拉索松弛.在张弦桁架形态优化设计基础上,详细分析了撑杆数目变化对张弦桁架形态结果的影响,作为张弦桁架形态优化设计的一部分,提出了几种布置撑杆的方法,并建立了相应计算模型进行分析;同时对撑杆与结构的稳定性进行了研究,结果可为张弦桁架设计时提供参考.     

平面桁架优化设计

本文向大家推出一种平面铰接钢桥架进行最优化即耗钢量最小设计的通用程序。该程序能对既定结构几何形状和构件材料的平面钢桁架在多种不同工况下进行杆件截面面积的优化计算,使桁架结构的重量最轻,耗钢量最小,并求得最优化状态下各杆件的截面面积以及整个桁架结构的总重量。     

桁架结构几何外形的优化设计

桁架结构几何外形优化设计的一种分层方法，即将优化的毒一轮迭代分为两层；在截面层，节点，通过以杆件内力为变量，形成线性规划模型，利用单纯形方法确定出最成人力后，再转换成截面；在节点歧，固定截面，改变传统的以重量为目标函数的做法，而以杆件内力平方和为目标函数，形成非线性规划模型，采用可行方向法进行求解。     

一种复合材料桁架的制备及弯曲承载性能分析

为提高复合材料桁架成型几何精度和杆件连接效率,提出一种一体化成型的复合材料桁架制备方法,同时设计了杆件固定工装,通过胶接薄壳、缠绕纤维束和包裹织物实现杆件连接,制备过程表明该制备方法操作性强、稳定性好,制备桁架几何精度高;通过3点弯曲实验和有限元仿真分析了桁架的弯曲承载性能。结果表明：杆件连接效率高,桁架比弯曲刚度高;基于简化模型的有限元模拟方法计算效率高,结果可靠,可用于桁架弯曲刚度的表征。     

大跨张弦桁架结构参数优化设计

研究了厚高比、垂高比及高跨比对张弦桁架结构优化设计的影响。在优化设计中,以结构质量为目标函数,杆件截面积为优化设计变量;引入杆件长细比、强度和稳定以及结构刚度等约束条件,采用直接搜索法搜索最优解。研究结果表明：垂高比的最优值约为0．10,厚高比的最优值约为0．145,高跨比的最优值约为0．18;在高跨比小于等于0．17时,结构设计主要是由结构刚度条件控制。本文方法和研究成果可为大跨张弦桁架结构的设计和施工提供一定借鉴和参考。     

动态规划在悬臂输送机主桁架优化设计中的应用

本语文建立了悬臂输送机架金属结构主桁架在多工况下的动态规划优化设计模型，所考虑的约束有应力、位移及杆件的稳定性，因所取的决策变量值即炎离散截面的型钢，因而优化结果可直接于实际设计中。     

基于遗传算法的桁架结构布局优化设计

利用遗传算法在Matlab语言环境中对桁架结构进行布局优化设计方法的研究,分别选择杆件截面面积、节点坐标、杆件存在状态为设计变量,同时进行截面尺寸、形状、拓扑三个方面的优化.讨论了实现过程中一些问题的处理,利用结构可能的拓扑形式编号为设计变量进行拓扑优化等,提出利用一个变量控制参数boundsops解决了多类型参数联合编码和离散变量的问题,提出一种结构优化设计实用方法.算例表明,提出的基于遗传算法的桁架结构布局优化设计方法进行桁架结构的布局优化设计比较容易实现,简单、有效,可以产生很好的效益.     

张弦立体桁架抗扭刚度对结构稳定性能的影响

以某实际张弦立体桁架结构为基础,通过在结构中布置不同数量的连系桁架形成4个计算模型.计算这4个模型在不同矢高、垂距、桁架高度、拉索截面及其预应力情况下的失稳模式,结果显示所有情况下结构失稳时立体桁架均发生明显的扭转变形.利用理论分析方法及有限元法研究立体桁架的抗扭刚度及其对结构稳定性的影响,发现张弦立体桁架结构的稳定承载力会随着立体桁架扭转刚度的增加而增加.当立体桁架上弦仅有横向支撑时,结构的扭转刚度主要取决于横撑的弯曲刚度,此时须保证横撑与主管刚性连接,否则立体桁架在扭矩作用下可能形成局部瞬变体系而丧失抗扭转能力.在横撑基础上附加斜向支撑是解决瞬变问题的有效方法,研究表明斜撑可以极大地提高结构的抗扭刚度,进而提升张弦立体桁架结构的整体稳定承载力.     

基于有限等参单元的等效平面桁架模型

针对有限元分析的复杂性,从弹性力学平面应力单元出发,结合无限小单元法和有限单元法,提出了等效平面桁架模型。基于平面应力单元和等效桁架单元在同样节点荷载下的位移等效,分析了等效后桁架杆件的初始刚度、截面面积及等效弹性模量等特征值;建立了等效平面桁架模型的单元刚度矩阵、应变矩阵和单元的轴力矩阵;给出了等效平面桁架模型的分离式模型,分析了非规则带钢筋的四边形等参单元,建立了等参单元等效平面桁架模型的单元刚度矩阵。以某混凝土简支梁和混凝土重力坝作为研究对象,将等效桁架模型与有限元分析软件ANSYS9．0的计算结果做比较。结果表明,等效桁架模型对平面问题的处理可以满足工程精度的要求,同时使计算模型简单化,体现了等效平面桁架模型的科学性。     

张弦桁架吊挂轻型组合楼盖静动力性能的研究

介绍了一种新型现代空间张弦桁架吊挂轻型组合楼盖结构体系,对张弦桁架吊挂楼盖结构的静动力性能进行了计算机仿真分析.结果表明:本结构体系的基频较高,模态不密集;撑杆与拱型桁架梁连接处截面是索拱主要的控制截面.     

改进遗传算法在桁架拓扑优化中的应用

基于桁架拓扑优化,对遗传算法提出了一些改进措施,形成了一种高效综合的遗传算法。在桁架的截面尺寸和拓扑结构混合设计中,对尺寸变量和拓扑变量分别进行二进制编码、交叉和变异,得到桁架拓扑结构和杆件截面尺寸的初解,适当降低尺寸变量编码精度,以加快算法的收敛速度。然后对截面尺寸重新编码,以较高的尺寸精度进行搜索,为了防止陷入局部最优解,取部分初解加入新的父代。算例表明,该算法对离散变量的桁架拓扑优化是快速有效的。     

基于APDL语言的网架结构优化设计

本文以周边简支的斜放四角锥网架屋盖为例,将网架高度和杆件截面积同时作为离散型设计变量,以网架结构的重量为目标函数,在满足杆件截面强度、刚度、稳定以及结构变形等约束的条件下,采用一维搜索算法与改进的应力比法相结合的方式,利用ANSYS参数化设计语言APDL编制网架优化程序.实例结果表明优化后网架重量降低了约14.1%,因...     

桁架结构尺寸和形状、拓扑的渐进优化方法

提出了一种求解桁架结构尺寸，形状和拓扑组合优化的渐进优化方法。将优化问题分解为拓扑优化和尺寸、形状优化两个子问题分层求解。通过连续化的拓扑变量和近似方法构造了拓扑变量灵敏度系数计算式，由拓扑变量灵敏度系数识别和删除杆件单元。结构尺寸、形状优化采用准则法和渐进移点法的组合方法。分层优化时，在桁架中加上所有可能的杆件，先进行尺寸、形状优化，再进行拓扑优化，随后二者交替进行迭代，迭代过程的结构重量最小值即为最优解。算例表明了文中方法的有效性，以及组合优化最优解不一定是杆件数目较少的解。     

大跨度钢结构的抗连续性倒塌设计

为了实现大跨度钢结构的抗连续性倒塌设计目标,从结构体系布置的角度出发,对不同形式的大跨度钢结构,提出抗连续性倒塌设计的实用方法与措施：即对连续多榀平面桁架等平面结构体系,增设横向联系梁;对环向布置的结构体系,增设环形联系梁;对弦支预应力结构,拆分传力路径。关于抗连续性倒塌分析方法,根据不同的体系特点,说明了静力线性法、...     

动态规划在悬臂输送机主桁架优化设计中的应用

本文建立了悬臂输送机架金属结构主桁架在多工况下的动态规划优化设计模型，所考虑的约束有应力、位移及杆件的稳定性。因所取的决策变量值即为离散线面的型钢，因而优化结果可直接应用于实际设计中。     

基于非概率稳健可靠性的桁架结构优化设计

在结构非概率集合可靠性模型的基础上,考虑影响结构系统性能的荷载、材料弹性模量、材料抗拉强度等不确定参数,提出了桁架中压杆与拉杆的优化方法。将不确定量设定为区间,通过区间运算得到结构的非概率可靠度,使静定桁架中的杆件达到同一可靠度水平实现优化目标。并运用非概率可靠性方法对一桁架结构做了优化设计,算例证明此方法可行。     

基于多目标最优钢桁架拱桥体系的结构优化设计

目的研究钢桁架拱体系桥梁的结构优化设计方法.方法建立以桁架拱片的体系效率和总用钢量为综合目标的多目标优化模型.以上下弦拱顶竖直间距及构件截面尺寸作为设计变量,建立设计变量与满足结构强度、刚度及稳定性要求的状态变量之间的约束关系.并采用多目标最优化的一阶分析法来进行桁架拱桥的形状控制及构件尺寸确定.结果得到了设计中的中承式钢桁架梁拱组合体系桥的优化方案;桁架拱片形状的控制是重要的,随着拱顶高差增大,结构用钢量下降,但当拱顶高差超过一定高度后,用钢量反而上升.结论将体系效率与多目标最优化计算理论引入桁架拱体系桥的整体优化是可行的,结果也是合理的;体系效率的增加并不能确保用钢量的减少,因而结构体系效率的高低并不能完全反应经济性能的优劣.     

基于人工鱼群算法的桁架结构的优化

针对基本人工鱼群算法在解决桁架结构优化问题时存在的后期收敛速度慢、寻优精度不高等缺陷,在算法初期采用Logistic方程初始化解群,提高求解效率和质量,在算法运行过程中利用粒子群优化算法惯性权重调整策略对人工鱼的步长进行改进,以提高寻优的速度和精度。将改进后的算法应用到桁架结构优化中,以桁架截面尺寸为设计变量,结构最小重量为目标函数建立优化设计模型,运用MATLAB进行模型优化分析,并与其它算法优化结果进行对比。结果表明,改进的算法在收敛速度与寻优精度方面均有所提高,尤其在迭代计算的初期,效果非常明显。     

起重机主梁截面风力系数预测及结构优化设计

为解决传统计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)方法获取港口起重机主梁截面风力系数过程繁琐、难以实现结构快速优化设计的关键技术难题，提出了一种基于卷积神经网络的起重机主梁截面风力系数快速预测模型。本研究所提出的风力系数快速预测模型利用自由几何变形方法处理基础截面形状以获取具有丰富几何特征的起重机主梁截面图形集，并采用CFD方法计算各主梁截面图形对应的风力系数生成数据集。在此基础上，基于数据集训练预测模型并对其网络结构进行优化，建立了主梁截面与风力系数之间的非线性映射关系。此外，进一步将该预测模型与遗传算法结合建立了一种主梁截面优化设计方法，并以数据集内F₁₁截面为例将防风性能作为优化目标测试了该优化方法的准确性和效率。算例测试结果表明，所提出的风力系数快速预测模型在预测各主梁截面的风力系数时平均相对误差为1.87%,预测时间为毫秒量级，比传统CFD方法计算效率有数量级地提升；应用本研究所发展的起重机主梁截面优化设计方法优化后的F₁₁截面较优化前风力系数降低了15.89%,能够极大地提高主梁截面的防风...