劲性支撑穹顶结构设计施工一体化分析

劲性支撑穹顶结构是一种新型的预应力空间结构,上层为索网体系,下部为刚性杆支撑体系,除撑杆外均为高强钢拉杆。从工程应用的角度,提出劲性支撑穹顶结构的设计施工一体化分析方法和步骤,并指出其中的关键问题。指出几何形状确定的关键参数是跨度、矢高、环向等分数、径向分格数以及节点坐标,依据工程实际、相关规范以及高强度钢拉杆材料的具体要求,确定各参数。并给出一种新型的撑杆下节点及关键参数的确定方法、中心场地拼装逐步张拉提升的施工方法和安装步骤。最后应用FEDR(finite element dynamic relaxation)法对施工过程进行成形分析。研究成果可为劲性支撑穹顶结构工程实际的设计与施工提供必要的理论参考。     

肋环型劲性支撑穹顶结构静力性能研究

给出劲性支撑穹顶结构静力分析时的基本假设和非线性有限元方程。探讨劲性支撑穹顶结构索垂度的影响,对比分析该结构与索穹顶结构的静力性能,最后讨论初始预应力、跨度、矢高和环向等分数等参数对结构静力性能的影响。算例分析表明,索垂度对劲性支撑穹顶结构静力性能的影响可忽略不计。劲性支撑穹顶结构的整体刚度比索穹顶结构大,脊索的受力性能更能得到充分的发挥。     

Levy型劲性支撑穹顶结构连续倒塌分析

劲性支撑穹顶结构在遭受意外冲击时,可能发生连续倒塌,造成财产损失,甚至人员伤亡,因此分析其连续倒塌性能十分必要。依据Levy型劲性支撑穹顶结构的特点,给出了杆件阀值系数及其计算公式,提出了连续倒塌判别准则及倒塌类型。提出了基于响应差值的损伤系数,给出了杆件重要性系数。依据杆件重要性系数对Levy型劲性支撑穹顶结构的杆件重要性进行计算并排序。基于连续倒塌判别准则和杆件重要性分析结果,提出了连续倒塌分析方法和流程,分析了结构的连续倒塌性能,讨论矢跨比、初始预应力对连续倒塌性能的影响。给出了劲性支撑穹顶结构抗连续倒塌的方法。研究表明：Levy型劲性支撑穹顶结构的连续倒塌类型分为无倒塌、局部倒塌和整体倒塌。结构外环杆重要性系数最大,其次是内环杆。外环杆、内环杆和节点发生破坏,结构将发生连续倒塌,其它杆件破坏结构不会发生倒塌。矢跨比越小、初始预应力越大,杆件的重要性越小。可加强节点和环向杆件根数提高结构的抗连续倒塌能力。     

基于单纯形模拟退火算法的网架结构优化设计

针对单纯形和模拟退火算法的优缺点,单纯形模拟退火算法将两种算法有机地结合起来,充分利用了单纯形算法收敛速度快以及模拟退火算法的随机突跳、不易陷入局部极小点的特性。两种算法结合,互相补充不足,大大提高算法的效率,并消弱了对参数选择的苛刻性。应用单纯形模拟退火算法对网架结构进行优化设计,并对模拟退火算法中参数的选择进行了探讨,算例分析表明了单纯形模拟退火算法应用在网架结构优化中的可行性和有效性。     

劲性支撑穹顶结构静力参数分析北大核心CSCD

劲性支撑穹顶结构是一种新型的预应力空间结构.其上部为空间索网体系,下部为刚性杆支撑体系.本文分析了劲性支撑穹顶结构在满跨和半跨均布活荷载作用下结构的静力性能,探讨了初始预应力、矢高、跨度和环向等分数等参数对劲性支撑穹顶结构的结构杆件内力和节点位移的影响规律.通过算例分析,得出了劲性支撑穹顶结构具有良好的静力性能.参数分析中得出了许多有意义的结论,并给出了结构参数取值的建议,为劲性支撑穹顶结构的设计和工程应用提供有意义的参考.     

劲性支撑穹顶结构找形分析

针对索垂度在施工成形过程中不可忽略的问题,采用悬链线单元模拟索,依据胡克定律、小应变假设和变形协调方程等条件,推导了索原长的计算公式,给出了一种已知任意一个正值求解索原长度的二分法。在正交索网结构中,采用该二分法求得的索原长与已知条件给出的索原长进行对比,其误差均不超过0.16%,且不同初始值计算得到的索原长差别不大。针对劲性支撑穹顶结构的找形分析问题,给出了一种FEDR法,即有限元动力松弛法,以期提高动力松弛法的计算精度和可靠性。给出了找形分析的求解策略,并通过FORTRAN语言和ANSYS的APDL语言编制找形分析程序。对正交索网和跨度为71.2m设两道环杆的肋环型劲性支撑穹顶结构进行找形分析,ANSYS有限元分析与FORTRAN语言找形程序求得的杆件内力进行对比,其误差均不超过0.42%。     

劲性支撑穹顶结构施工成形及力学性能试验研究

为研究劲性支撑穹顶结构的施工方法及力学性能,设计了直径为6 m环向8等分的肋环型劲性支撑穹顶结构模型。采用中心场地拼装逐步张拉提升的施工方法,分别对有临时支撑和无临时支撑两种情况下结构的施工成形过程进行施工试验和监测,并对其进行施工成形分析;对8个方向、4个方向和2个方向的对称张拉方案进行研究;进行了满跨和半跨的静力加载试验,并与有限元分析结果进行对比。结果表明：提出的施工方法充分考虑了劲性支撑穹顶结构的特点,简单高效,可应用于实际工程;设临时支撑和不设临时支撑结构模型的杆件内力和节点坐标的有限元动力松弛（FEDR）法计算结果和试验值吻合较好;不同张拉方案试验值和FEDR法计算值相差均在7.8%以内,因此可依据实际工程的需要,选取适当的对称张拉方案;有限元分析结果与静力试验结果基本吻合。     

基于单纯形模拟退火算法的桁架结构优化设计

提出了应用单纯形模拟退火算法对桁架结构进行优化设计，并对模拟退火算法中参数的选择进行了探讨，算例分析表明了单纯形模拟退火算法应用在桁架结构优化中的可行性和有效性。     

石墨烯水性分散工艺参数优化研究

为提高石墨烯在水性溶液中的分散效果,充分发挥表面活性剂的作用,综合考虑表面活性剂掺量、超声功率和超声时间对石墨烯水性分散工艺参数进行优化。选取CO890、PVP、SL、P-123、Tween80等5种表面活性剂,采用吸光度表征石墨烯的分散效果,比较表面活性剂的分散效果,并确定最佳的分散工艺参数。研究表明:优化后的分散工艺参数可高效分散石墨烯。CO890、PVP、SL、P-123、Tween80质量配合比分别为5、1、1、5、9时分散效果最优;SL的最佳超声功率为300 W;超声时间控制在60、70 min为宜,时间过长会起反作用。分散效果最优的为P-123,最差的为PVP,但差距较小。     

基于人工神经网络方法的网架结构选型

利用MATLAB编写核心程序,实现了基于人工神经网络方法的网架结构选型优化设计.结果表明,该方法能较好的进行网架结构的选型,从而节约建造成本.