基于频率最大化目标的六杆四面体网壳截面尺寸优化研究

随着计算机技术的发展,基于有限元优化的拓扑优化算法在工程设计领域得到广泛应用,以提高结构性能和节约材料.在空间结构领域,目前还并未形成系统性的结构优化策略,主要还是依靠工程师的工作经验来进行优化设计.董石麟教授等提出的六杆四面体网壳是一种由相似的四面体模块组成的空间结构,具有重复性和装配性等特点.本文以六杆四面体网壳为分析对象,进行了结构频率最大化的优化设计.根据挑选出的质量参与系数总和超过90%的7阶模态,建立优化函数最大化这7阶模态的频率,以此提高整个结构的动力学性能.优化结果表明,在结构整体减重18.31%的前提下,各阶频率增加了20%到30%,起到了良好的效果.     

基于应变能最小准则的六杆四面体球面网壳结构的截面尺寸优化研究

随着计算机技术的发展,基于拓扑优化技术的轻量化设计在结构设计领域广泛运用.从目前的空间结构领域来看,针对具体项目的连续体结构的拓扑优化主要还是靠工程师的工作经验来进行,而采用系统性的优化策略来进行结构优化还并不成熟,尚待深入研究.六杆四面体球面网壳是一种包含装配式建筑思想的新型空间壳体,近年来进行了广泛深入的研究.本文基于应变能最小准则针对这种新型网壳结构的力学性能进行了截面尺寸优化,对优化前后网壳各个方向的位移及各杆件截面尺寸的变化进行分析研究.优化结果表明,在减重百分之二十的条件下,结构刚度有了较大提高,竖向位移得到了有效控制,自动化的拓扑优化技术在新型空间结构体系上得到了较好的实现.     

Laplace变换求解成层土中污染物一维扩散问题

成层土中污染物的迁移规律较为复杂,将其简化为一维扩散模型.运用Laplace变换和Laplace数值逆变换方法进行了求解,编制了计算程序.计算结果可以退化到单层土的情况,结论与经典的理论解完全一致.通过与现有用数值软件计算结果的对比,检验了解答的正确性;采用的计算方法对一室内试验结果进行了模拟,计算结果和实测数据较为吻合,证明所提方法的可靠性.求解方法可用于求解更为复杂的边界条件下的污染物迁移问题.     

基于废弃物利用的自保温墙体配套砂浆制备及性能研究

采用淤泥陶砂、废弃加气混凝土结合传热系数小的玻化微珠为砂浆骨料,基于"复合化"思想,制备自保温墙体配套砂浆。采用正交实验探讨混掺砂浆的合理配比,控制4项参数:胶凝材料用量、陶砂(或废料)与玻化微珠体积比、硅灰取代量和胶粉掺量,以干容重、抗压强度、导热系数为考核指标,制备综合利废效果最佳的新型混掺复合保温砂浆。结果表明,陶砂玻化微珠复合砂浆导热系数0.16～0.29W/(m.K),随着陶玻比增大而增大,因此陶砂体积含量增加有利于提高保温性能,加气废料玻化微珠复合砂浆的导热系数0.10～1.14W/(m.K),与陶砂复合保温砂浆相比,有较大的降低。     

泡沫陶粒混凝土强度影响因素综合研究

泡沫陶粒混凝土作为轻质多孔材料的一种,具有容重小、保温隔热性能好、隔音耐火性和抗震性优良等特点,在建筑节能减排中具有广泛的应用前景[1]。目前,泡沫混凝土在工程中主要应用于节能墙体、屋顶保温层、地下回填地基工程等方面。实验着重研究了陶粒、水泥、粉煤灰、发泡剂、砂率、用水量对泡沫陶粒混凝土强度的影响,并确定了各组分的最佳掺量。研究结果表明:在一定范围内,发泡剂的掺入不仅能降低该混凝土的导热系数,还能提高它的抗压强度,而单一的增加水泥量对强度的提升效果不大,用粉煤灰替代一定量的水泥对强度和成本都有利。在配制时,陶粒、泡沫、砂率、用水量都有其最佳值。     

时间效应对砂土小应变动力特性影响及其细观机制研究

采用英国 GDS 公司生产的共振柱(RCA)测试系统,对福建标准砂进行11组不同条件的时间效应试验,研究砂土小应变剪切模量和阻尼比随时间的变化情况,并运用颗粒滑移和接触力均一化理论对测试结果的细观机制进行解释。试验结果表明福建标准砂小应变剪切模量随时间逐渐增大,阻尼比随时间逐渐减小;同时研究发现相对密实度、应力历史和黏粒含量对砂土时间效应影响显著：在围压35 kPa时,松砂的时间效应大于密砂;当围压增加到150 kPa时,试验结果恰好相反：密砂的时间效应大于松砂。应力历史是影响砂土时间效应的重要因素：加卸载循环和超固结都会降低砂土的时间效应。在砂土试样中添加高岭土粉末能提高砂土的时间效应。     

一种新型泡沫玻璃轻骨料混凝土配比正交试验分析

为进一步研究泡沫玻璃轻骨料在混凝土中的应用,本实验组在之前已完成的泡沫玻璃轻骨料混凝土的基础上将陶砂替换为玻化微珠进行混掺保温混凝土的正交试验,对影响该新型泡沫玻璃轻骨料混凝土的热导率和抗压强度的相关因素进行分析。分析结果显示,发泡剂水泥取得量是混凝土抗压强度与热导率最大的决定因素。但本实验仍需寻找一种新型相对高强度、低热导率的材料作为骨料,并学习成熟的加气混凝土制作技术,以此提高混凝土的抗压强度。     

饱和土中单排弹性桩对平面S波的屏蔽

基于饱和土弹性波动方程,考虑土体和水耦合作用的影响,分析了全空间均质饱和土中弹性排桩对入射平面S波的散射。将入射波和散射波的势函数展开成Fourier-Bessel函数的无穷级数的形式,利用一组圆柱坐标系统和加法转换定理,通过施加桩土界面处的连续条件,求解出待定散射系数,进而得到饱和土体中任意点的位移和应力。根据算例考察了饱和土的渗透系数、桩数量和桩间距等对排桩屏蔽效果的影响,并和单相弹性土体中排桩的屏蔽效果作了对比,得出了一些有意义的结论。     

废泥浆烧结高性能节能砌块研究

以建筑工地废泥浆、建筑垃圾、脱硫石膏、粉煤灰等为原材料,研制大尺寸多孔烧结砌块。分析4组不同粉煤灰以及增强剂掺量的试验组抗压强度,确定最佳配合比。     

通电方式对电渗加固软土影响试验研究

采用微型电渗试验装置,进行持续通电、逐级增加电压、逐级降低电压以及电流衰减增加电压四组室内模型试验,对比研究通电方式对电渗排水加固效果的影响,探索对电渗加固有利的通电方式。记录试验过程中排水量、电流、有效电势、排水速率等指标,检测试验结束后土体抗剪强度、含水率。试验结果表明:电流衰减时增加电压通电方式使电流保持较高水平,能排出较多的水,所得十字板抗剪强度最高,处理效果最好。其次是持续通电方式、逐级增加电压方式,逐级降低电压通电方式处理效果不理想;电势在阳极处损失较大,逐级增加电压以及电流衰减方式在处理的后期能保持较高的有效电势,相比持续通电方式有效电势高出约15%。因此采用电流衰减时增加电压能发挥较好的加固效果。