预应力索-桁架结构布索位置优化设计

对于预应力索承桁架索力值、构件截面尺寸、布索位置进行优化设计.通过满应力设计确定索力值和截面尺寸以减轻结构重量,通过逐步移动索节点位置以增加结构刚度.算例表明,该方法能使结构重量逐步减轻,结构刚度不减,布索位置逐步达到最优.     

基于Kriging模型的汽轮机基础优化方法

本文以Kriging方法为基础,以ANSYS软件平台为构建汽轮机基础模型以及求解位移响应的依据,对汽轮机基础结构进行了常规动力优化.针对汽轮发电机基础动力优化问题,以汽轮机基础结构截面面积和几何位置为设计变量,以结构重量和最大动位移最小化为目标的多目标优化设计模型.采用分级优化的思想,截面面积优化与几何位置优化交替进行,通过多个汽轮机基础的算例结果表明:本方法适用性强,优化效果比较明显,具有一定的工程应用价值.     

基于遗传算法的结构动力响应支撑位置优化

采用整数编码、种群隔离机制、算术杂交、非均匀随机变异等新理论设计了新的广义遗传算法，并探索性地提出了异种机制以防止算法发生早熟收敛。将该算法应用于结构动力响应的支撑位置优化问题。数值算例表明。带有异种机制的新广义遗传算法能够解决具有抗弯刚度的结构动力响应支撑位置优化问题，对于求解复杂的结构动力响应支撑位置优化具有较强的的适用性。     

星载伞状可展开天线支撑肋结构优化

为减轻星载伞状可展开天线的质量,选取天线支撑肋为研究对象,通过对天线结构及支撑肋的受力分析,建立了以刚度为约束条件、以结构参数为设计变量、以质量最轻为目标的支撑肋结构优化模型．通过蒙特卡罗法和复合形法进行求解,得到了优化的支撑肋结构参数．优化后的支撑肋质量较优化前减轻了50.4%．优化结果表明,增加支撑肋截面高度和采用变截面结构是实现支撑肋轻量化的主要途径;相比蒙特卡罗法,复合形法在求解时具有更高的效率和稳定性．     

桩基支撑的大直径钢沉管结构计算

对发电厂中由桩基支撑的大直径引(排)水钢沉管进行了结构分析和计算.结果表明:应在管道支座截面处设置支撑环;支撑环截面的环向抗弯刚度IZ对管身的应力水平及变形量影响很大;IZ与该支座支撑范围内管段的管壁环向抗弯总刚度IP之比不宜小于10.     

空间张弦结构抗震性能研究

为了了解空间张弦结构的动力特性及其抗震性能,首先对该结构和无下部索杆体系的单层网壳进行自振特性分析,然后通过时程分析讨论空间张弦结构在地震作用下的动力响应,并研究了撑杆数量、垂跨比、上弦梁刚度、预应力及拉索截面面积等参数对其动力性能的影响.分析结果表明下部索杆体系能增大空间张弦结构的刚度,空间张弦结构的低阶振型以竖向振动为主.撑杆数量、垂跨比及上弦梁截面的增加有利于增大结构刚度及提高结构抵抗整体变形的能力,但预应力和下弦拉索面积对空间张弦结构抗震性能的影响较小.     

DQ法分析一般支承输流管道的固有特性

采用微分求积法研究两端受线弹簧支承和扭转弹簧约束的一般支承输流管道的固有特性.根据微分求积法的模拟方程具体分析弹性支承刚度、质量比、流体压力和流速,管道黏弹性系数和管截面轴向力等主要参数对管道固有特性的影响.数值仿真结果表明,在一定支承刚度范围 内,管道固有频率随弹性支承刚度、管截面轴向拉力的增加而增大,随流体流速、管道黏弹性系数、流体压力和管截面轴向压力的增加而下降.两端弹性支承可以根据管道的支承刚度仿真管道实际支承情况,计算结果比较接近工程实际.     

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...     

连续刚构桥动力数值模拟及减震技术研究

以京沪铁路大跨度箱形截面连续刚构桥为研究对象,运用ANSYS大型有限元分析软件对其动力特性进行了数值模拟分析,通过比较纵横向地震波作用下的桥梁动力响应,得出连续刚构桥在进行动力分析时需要同时考虑两种方向波对结构的不同影响,以此为基础,分析了采取不同抗震、减震措施时对该桥梁结构力学性能的影响.分析结果表明:支撑体系的刚度对结构的动力特性影响较大;圆角空心墩的减震效果好于矩形空心墩;桥墩的刚度越大,地震作用下的结构内力越大.     

外钳式管道坡口机定圈的有限元分析及结构优化

外钳式管道切割坡口机是油气集输与抢险作业的重要设备,而定圈是外钳式管道切割坡口机的核心部件,其截面形状及大小是影响外钳式管道坡口机可靠性和便携性的关键因素。为此,采用现代设计手段,建立了定圈的三维计算模型,并按照设备在工作中的受力情况进行有限元分析,对不同截面形状和面积的定圈进行结构对照优化。结果表明:合理的定圈截面形状不仅可有效提高定圈的刚度,增加设备的可靠性,同时还能减小定圈重量,提高携带性能。     

自适应平方根Unscented粒子滤波算法研究

针对粒子滤波存在的重要性密度函数难以选取和可能出现粒子退化的问题,在吸收平方根滤波、自适应滤波和粒子滤波优点的基础上,提出了一种新的UPF算法。该算法由UKF算法得到重要性密度函数,通过自适应因子实时控制动力学模型误差,采用平方根分解法抑制系统状态协方差矩阵的负定性。仿真结果证明,文中所提出的自适应平方根UPF算法,不但适用于非线性、非高斯动态系统的滤波计算,而且能有效地改善滤波性能,提高SINS/SAR组合导航系统的定位精度。     

一种新的卫星编队构型重构路径规划方法

文章提出了一种编队整体系统建模的构型重构路径优化方法。首先根据编队卫星相对运动动力学模型,应用Kronecker直积推导出编队整体系统的模型预测控制方程。再以该方程设计优化目标函数并推导出动力学约束,以编队重构的燃料消耗总量最小与各星燃料消耗平衡为目标,采用非线性优化技术优化各星推力脉冲序列及初始构型上始发点与期望构型上目标点相位。最后以5颗星编队不同重构时间与推力脉冲数的构型重构为例进行仿真。仿真实验结果表明,当快速构型重构机动时采用文中提出的整体规划方法比集中规划方法燃料消耗减小约17%,燃料消耗的平衡性方差指标减小约72.5%,新方法具有较为明显优势。     

基于泰勒展开高次项修正的高超声速飞行器动态特性分析方法

飞行器动力学特性的准确分析与其总体、控制系统设计及准确度分析等有着非常密切的关系.传统的分析方法是基于小扰动假设的线性化方法,即将非线性的扰动运动方程进行线性化处理,利用线性化的方程逼近非线性动力学方程.在小扰动的情况下,这种近似的结果能够保证误差在允许的范围内.然而对于诸如高超声速飞行器这种具有运动范围大、运动过程中受到的各种干扰严重、气动参数的非线性特性明显等特点的飞行器,小扰动假设显然在很多飞行状态下是不合适的,必然会带来扰动运动建模的不准确性,从而导致动态特性分析结果的不准确,对总体、控制系统设计及准确度分析造成错误的结果.文章针对高超声速飞行器在大机动状态下的动态稳定性分析问题,对基于线性化方法得到的平衡特征值是否能够反映非线性特征值所有的运动特征进行研究.首先规划一条航迹,在这条航迹上选择具有代表性的特征点,并在这些特征点上进行泰勒展开,建立保留相关变量高阶项的扰动运动模型;然后利用高阶项信息对线性化方程进行修正,并求出修正后的特征值;利用特征值扰动理论对线性化的扰动运动特征根和基于高阶项修正的扰动运动特征根进行对比分析.结果表明在满足给定精度要求的条件下,可以用范数法则来判定在何种条件(主要考虑扰动的幅值范围)基于小扰动的线性化模型可以适用,在何种条件下必须考虑高阶项的非线性特性.为具有复杂非线性和大扰动值特性的飞行器动态特性分析提供参考依据.     

基于变弹翼方式的非结构动网格建模方法研究

针对变弹翼导弹包含运动边界的复杂非定常流场的求解问题,基于弹簧变形原理,即在网格变形时,网格点与静止边界和运动边界的相对位置关系均保持不变,分别推导了旋转弹翼运动边界上的网格点和受运动边界扰动流场子域上网格点的变形算法,从而发展了一种新的非结构动网格方法,该方法在不降低计算效率的前提下,大大提高了网格的变形能力,并解决了现有研究通常忽略弹翼运动受弹身影响而产生的非刚性变形问题,是基于非结构网格框架下,求解具有复杂运动边界且网格变形较大的非定常流场的一种简单有效的方法。     

基于群智能的多智能体系统体系结构设计与应用

为了提高多智能体系统在动态不确定性环境中的灵活性、鲁棒性和自适应性,文中提出了一种基于群智能的多智能体系统SIMAS,其主要思想是把群智能思想应用到非群体的多智能体系统中。整个SIMAS系统采用自顶向下和自底向上设计相结合的方法建立系统体系结构,应用群智能的阈值模型进行多智能体的自组织任务分配。最后通过机器人围捕仿真实验,验证了该项工作的有效性和可行性。     

动力学模型系统误差的随机加权估计

提出用新兴的随机加权估计算法对动力学模型系统误差进行估计,以控制动态模型噪声异常对状态参数估值的影响.该算法根据实际需要对动力学模型误差和状态预报值向量的协方差阵进行随机加权,以控制残差向量协方差阵和新息向量协方差阵的大小,削弱模型误差对状态参数向量的影响,提高动态导航解算的滤波精度.仿真结果表明,提出的随机加权估计算法的估计精度,明显优于经典Kalman滤波和抗差自适应Kalman滤波,能提高飞行器动态导航定位的精度.     

一种可局部动态实时重构的演化硬件平台

为实现演化硬件能随外部环境的变化而自适应地改变芯片内部硬件结构的功能,设计了一种基于可编程片上系统的演化硬件平台。首先,该平台克服了商用FPGA的重构系统对演化硬件支持不足的问题,可以进行局部动态实时重构,且重构速度达到了1 600 Mbps。其次,该平台中的重构颗粒度可以灵活设计,避免了FPGA中重构粒度太细,电路染色体长度过长引起演化算法搜索时间过久的问题。最后,在EP2C50芯片上实现了该平台,并利用改进的遗传算法在该平台上进行了4种实际电路的演化实验。实验结果表明,规模为100的种群每演化一代的耗时约为0.07 s,验证了该平台进行硬件演化的有效性。     

Hill's方程的Magnus积分

基于Magnus积分方法,针对Hamilton系统下卫星编队绕飞轨道误差问题,对二阶Hill's方程进行了降阶变换和数值模拟.通过引进新状态变量将二阶动力学系统表示为一阶动力学系统,从而保留了原二阶动力学系统的典则性质.采用Magnus积分方法求解一阶系统方程,与传统四阶Runge -Kutta方法相比,该方法计算简单,精度高.文中采用该方法分析了两种绕飞半径的轨道误差问题,分析结果表明该方法具有良好的精度和稳定性.     

基于局域波分解的大系统派生模态降维研究

文章分析了当前以平衡与截裁为代表的大系统降维理论,鉴于其内容不尽完善,因此基于系统运动模态的特征,在科技与哲理的辩证分析基础上,建立了大系统派生模态理论和组合降维模型。对于工程实际中的系统响应曲线,提出了基于局域波分解的大系统派生模态提取策略实现系统降维。仿真结果表明,基于模态和图形的协同算法应用简便,并可获得较高精度的降维模型。     

基于响应面法的桥梁地震易损性分析研究

文章考虑地震地面运动和结构本身的物理不确定性,以中心复合设计法建立地震动-桥梁结构试验样本对,对系统样本模型进行非线性时程分析,通过数值方法建立以柱端转角延性为输出的响应面模型,在此基础上采用蒙特卡罗模拟获得结构的易损性曲线。算例表明,所建立的高精度响应面模型可以替代需要进行复杂非线性计算的结构模型,且计算量少、结果可靠,有效地提高了易损性分析作为一种震害评估手段的时效性和前瞻性,具有实际工程应用价值。