平台板的拓扑优化分析

基于类格栅连续体模型,提出了一种平台板的拓扑优化方法．以梁在结点处的密度和方向作为设计变量,根据有限元分析结果,采用满应力准则法优化材料分布,经过少量迭代建立了优化的材料连续分布场．利用2个算例演示了拓扑优化的过程,并给出结点处梁的密度和方向分布．     

筏型地基加强梁的拓扑优化分析

对筏型基础的加强梁分布进行拓扑优化分析,提出一种应力约束下的格栅结构的拓扑优化方法。采用正交异性增强复合材料模拟该类格栅连续体（或加肋板）,该结构由无限细无限密的梁（或肋）构成。以梁在结点处的密度和方向作为设计变量,优化过程采用满应力准则法,利用有限元分析,经过少量迭代可以建立优化的材料连续分布场。借助程序自动生成的弯矩分布图,指导加强梁或加强筋的分布与走向,成为加肋板,显著地减小板的挠度,可以在原有基础上适当减小板的厚度,节省材料。     

GFRP加固混凝土梁受弯性能试验研究

对15根玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁进行了试验研究。试验结果表明,玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁抗弯承载力显著提高,加固效果明显,但要有足够的粘贴长度以避免发生剥离破坏。     

拓扑优化在结构转换层中的应用

以梁在结点处的密度和方向作为设计变量,对结构转换层中钢筋的分布进行拓扑优化分析。优化过程采用满应力准则法,利用有限元分析,经过少量迭代建立优化的材料连续分布场。根据结点处梁的密度和方向自动生成弯矩分布图。借助弯矩分布图,指导加强梁或加强筋的分布与走向。     

钢框架结构在坠落块体撞击作用下的动力效应分析

局部构件失效导致钢框架结构的传力路径发生变化,除了影响正上方结构的受力性能,还可能使下层结构受到局部块体掉落冲击影响。下层结构能够抵抗撞击荷载,是框架结构抵抗连续倒塌的重要研究内容。下层框架梁碰撞的动力特性对研究其抗倒塌能力至关重要,其中最大位移和撞击力变化是关键的动力特性。考虑完全塑性撞击和完全刚性撞击两种极端情况,依据动量守恒和能量守恒,并结合框架梁的变形能函数,确定梁在块体撞击后最大位移的上限值和下限值,采用已有落锤撞击试验验证最大位移理论分析的准确性。研究表明:当坠块速度较小时,碰撞接近于完全刚性撞击;当坠块速度较大时,碰撞接近于完全塑性撞击;当坠块撞击点接近于跨中时,理论模型与有限元模型接近;当坠块撞击点位于约束端时,完全刚性理论计算值比模拟值偏大。     

平面钢框架在撞击荷载作用下的抗连续倒塌分析

各种自然灾害和人为因素都可能造成结构连续倒塌,抗连续倒塌研究经常抛开引起倒塌破坏的原因,直接拆除关键柱,研究剩余结构的抗倒塌性能。该研究以平面框架受撞击荷载为例分析具体灾害对框架结构抗倒塌性能的影响,提出一种撞击力简化模型,分析结构体系对撞击力的激励反应,并将撞击拆柱法模拟结果与传统直接拆柱法结果对比,分析两种方法对结构破坏模式与动力性能的影响,然后研究不同质量、速度、能量的撞击块对框架结构撞击后的响应。研究结果表明：撞击拆柱法使节点应力分布复杂,引起相邻节点和构件损伤,使关键柱失效后剩余结构的受力方式和破坏模式发生变化,而传统直接拆柱法低估了剩余结构的动力响应;另外,框架结构的动力特性与撞击能量密切相关,特别受撞击速度影响最大。     

多工况应力约束下的拓扑优化格栅

提出一种多工况应力约束下格栅结构的拓扑优化方法。优化目标结构是由无限细无限密的梁(或肋)构成的类格栅连续体(或加肋板)。采用正交异性增强复合材料模型模拟该类格栅连续体(或加肋板)的本构关系。以梁在结点处的密度和方向作为设计变量。根据有限元分析结果,采用满应力准则法优化各单工况下材料分布。按照多工况下材料的方向刚度与各单工况下材料的方向刚度最大值的差值最小为原则建立多工况下梁(或肋)的拓扑优化分布。经过少量迭代就可以建立优化的材料连续分布场。最后以3个算例演示拓扑优化的过程,并给出结点处梁的密度和方向分布。