基于连续体结构拓扑优化的树状结构拓扑创构

针对概念设计阶段树状结构拓扑创构问题,提出了连续体结构拓扑优化方法。应用连续体结构拓扑优化法,建立体积约束下结构总应变能极小化（即结构总体刚度极大化）的拓扑优化模型,依据单约束优化问题的鞍点条件建立了优化迭代格式。研究了体积比、屋面结构刚度、屋面结构几何形式、设计空间高度等对树状结构拓扑形态的影响,并给出了具体应用算例。结果表明：随着材料用量的增加,树状结构拓扑随之复杂;随着屋面刚度的增加,树状结构分枝趋向于减少;不同的屋面结构几何形式会导致不同的树状结构拓扑形态;满足一定高度后,树状结构分枝形态不会受高度影响,仅是增加主树杆高度。     

一种环境激励下基于应变测试的结构损伤指标

在线结构监测的损伤识别指标须对结构局部损伤敏感且计算量小以适合在线数据处理的需求.应用自然激励技术及数理统计理论,建立了基于环境激励下结构应变测试数据的损伤指标。算例比较表明,基于应变测试数据建立的损伤指标比基于位移及模态频率的指标对结构局部损伤更为敏感,依据应变测试数据的损伤指标可以很好地检测损伤的发生并大致确定损伤发生的位置.     

基于ICM法的高层建筑大型支撑体系拓扑优化

提出应用连续体结构拓扑优化ICM法对高层建筑大型支撑体系进行拓扑优化。针对高层建筑规范对结构刚度限值是以层间相对位移差形式给出、并结合结构拓扑优化特点,推导了相对位移差敏度分析的伴随法公式,有效提高了计算效率。应用ICM法建立位移约束下结构重量极小化的优化模型,与高层建筑规范对结构刚度限值要求的提法更符合,得到的最优拓扑完全满足规范要求。所提方法应用在概念设计阶段,提供了一种自动化的分析计算及优化设计工具,可以有效地弥补基于经验设计的不足。     

结构健康监测中传感器布点优化的研究进展

传感器布点优化(OSP)关系到结构监测系统(SHM)所采集信息的准确性及可靠性,是结构模型修改、损伤识别、状态评估的基础,是SHM中一个至关重要及热点研究问题。从优化目标(即传感器布点准则)及优化算法的角度对目前SHM中OSP方法进行综述,最后提出了对此领域中需要进一步研究的几个问题。     

橡胶缓振垫力学性能尺寸效应分析

为了更好地设计某种橡胶缓振垫以满足应用要求,用MSC.Marc软件对此种橡胶缓振垫力学性能的尺寸效应进行了数值分析.计算表明:斜肋宽度及水平夹角的增加会使橡胶缓振垫有更大的承重能力,但减振性能变弱;斜肋水平夹角的增加与反力极值增加并不成线性,而是随着斜肋水平夹角的增加,反力极值增加得更快,即橡胶缓振垫承重能力增加得更快.     

通用土木工程结构健康监测系统平台

目前土木工程结构健康监测系统都是针对特定结构物进行单独设计,考虑到监测系统的总体结构相同及存在大量通用功能模块,提出并建立了通用结构健康监测系统框架。在此框架内,用户可以方便地设计针对特定结构物的监测方案,包括监测内容及测点方案、仪器选型、结构评估方法等,从而方便快速地建立结构监测系统,不仅避免大量重复的软件开发工作,降低结构监测系统的成本,更重要的是为结构健康监测系统设计提供了一种通用的解决方案。     

应该为结构拓扑优化的设计变量正名和处理方法顺言

为了澄清拓扑化概念及促进发展,从基本概念入手,阐述了为拓扑变量正名、为有关映射顺言的必要性和迫切性。连续体结构拓扑优化方面的研究,以往学者们不注意厘清拓扑变量的概念,没有探讨其独立地位,而是依附于结构优化低层次,采用惩罚函数使变量趋于0/1,有研究者于2004年意识到应当引进Heaviside函数取代惩罚函数。其实,笔者在1996年提出的独立连续映射( independent continuous mapping,ICM)方法中已经彻底解决了这些问题：定义独立层次的拓扑变量;采用阶跃函数及其逆函数的近似逼近。本文阐述了ICM方法的概念,并以频率约束拓扑优化为例详述了建模及求解。算例表明ICM方法因概念清晰显示出明显优势。《论语·子路篇》曰：“名不正则言不顺,言不顺则事不成。”正名方可顺言,是时候该为结构拓扑优化的设计变量正名和处理方法顺言了。     

ICM应力全局化方法克服连续体拓扑优化的载荷病态

在连续体结构拓扑优化中,由于载荷通常非常复杂,存在一种类似于结构分析中总刚病态的载荷病态现象。引起载荷病态的原因是由于大多数拓扑优化算法没有考虑大载荷、小载荷间的不同影响,使得小载荷的传力路径在优化过程中消失。该文对载荷病态问题进行了剖析,并将其分为三种情况:1)多工况间有载荷病态,但工况内无载荷病态;2)仅在工况内有载荷病态;3)多工况间有载荷病态,同时某工况内也有载荷病态。为解决载荷病态问题,该文提出了应变能策略,利用应力全局化的ICM方法,逐一采用不同的补充方法解决了上述三种载荷病态问题。对多工况下应力约束的连续体结构拓扑优化问题,应力全局化意指基于第四强度理论将局部性应力约束转化为全局性的应变能约束。数值算例表明:全局性的应变能约束代替局部性应力约束可以更好地得到传力路径,并能更方便地处理各种复杂载荷病态问题。     

钢筋混凝土结构耐久性在线监测系统通用平台

针对钢筋混凝土结构耐久性监测系统缺乏通用软件平台的现状,基于Access数据库,设计了Client/Server及Browser/Server结构的在线监测系统平台,实现了对监测方案的设计管理、对监测数据的实时监测及查询等监测系统功能模块.基于此平台可快速建立钢筋混凝土结构耐久性在线监测系统,大大节省了投入成本.     

结构模态测试中传感器布点优化方法比较

分别从布点准则及优化算法的角度对传感器布点优化(OSP)方法进行比较,并提出了分步传感器布点优化方法,可在布点优化中考虑多种准则,同时有效降低组合优化的规模,以某拱桥模态测试的传感器布点优化为例,验证了此方法适用于大规模结构的可行性。