一致多尺度组合多点约束法优化研究

针对一致多尺度多点约束模型往往采用单一多点约束方法造成界面过约束等问题,提出基于位移和能量的组合多点约束法(CMPC),该方法符合界面节点变形约束关系,且能够改善结构塑性阶段的多尺度模拟精度。首先,分析了单一多点约束关系在模型受力塑性阶段存在的约束不合理问题,通过位移方程和能量方程在界面节点不同自由度方向的联立,建立了一种优化的组合多点约束方法,其优点是消除位移方程的界面切向过约束问题,同时避免能量方程的非线性阶段应力迭代。基于组合多点约束理论,推导了典型多尺度连接模型的CMPC方程表达式。最后运用Abaqus有限元软件进行了钢筋混凝土构件多尺度模型对比分析,计算结果表明组合多点约束法有效提高了模型复杂受力下的应力、应变、位移等特性的计算精度,适用于结构多尺度模型的非线性分析。     

导流隧洞体型系统规划数学模型

本文采用系统工程分析方法研究导流隧洞的体型优化设计,发展了一套隧洞最优设计的非线性规划数学模型,该模型以隧洞造价最小做为设计的目标函数,考虑了几何约束、流动约束、强度约束、受力约束和限裂约束的影响,将隧洞设计归纳为求解复合约束条件下的非线性规划问题.在求解非线性规划问题的过程中,采用了变量变换法和广义拉格朗日乘子法等新方法将复合约束条件下的非线性规划问题转化为无约束非线性规划问题.为了克服受力约束中存在非线性常微分方程组不能解析列出目标函数的梯度方程的限制,采用了一阶差分方法计算目标函数的梯度.为了提高计算效率,采用了DFP变度量算法求解无约束隧洞体型非线性规划问题.采用这一模型,可以同时求出隧洞断面几何参数、衬砌厚度、钢筋配量的最优值.工程实例计算表明采用这一方法可以获得显著的经济效益.这一模型不仅适用于导流隧洞,也适用于其它用途的水工隧洞.     

土体邓肯-张非线性弹性模型参数反演分析

针对邓肯 -张土体的非线性 -弹性模型 ,本文用变尺度法编制了优化程序 ,对该模型参数进行参数识别 ,结合工程算例进行验证 ,并进行了反馈分析。结果表明变尺度法是一种很好的约束优化算法 ,其收敛速度快、准确性高 ,反馈分析结果能很好地符合工程实际     

全路面汽车起重机三桥转向摇臂机构优化设计

通过对全路面汽车起重机三桥转向摇臂机构的运动分析,建立了优化设计数学模型,并利用约束变尺度法对上述多变量非线性约束优化问题进行了优化处理。     

国家大剧院施工与使用阶段变边界约束钢网壳受力性能分析

国家大剧院钢网壳采用在施工阶段和使用阶段结构边界约束不同的设计方法,这种方法具有结构内力分布均匀合理且结构自重轻的优点。采用强迫位移法计算策略,对国家大剧院变边界约束钢网壳结构进行静力分析和非线性整体稳定性分析,为设计提供可靠的计算依据,并通过对传统常值约束边界和变约束边界结构的分析比较,说明变边界约束结构的特点,证明用于变边界约束结构分析的强迫位移法计算策略有效。     

桁架形状优化的自适应协方差矩阵进化策略方法

自适应协方差矩阵进化策略(CMA-ES)是在进化策略算法(ES)基础上发展起来的一种新的全局优化算法,对于处理复杂非线性多峰值优化问题具有很好的适用性.结合有限元方法,提出一种桁架形状优化的自适应协方差矩阵进化策略方法.采用空间25杆桁架和平面37杆桥形桁架两个桁架形状优化的经典算例对方法的可行性和先进性进行验证,其中,空间25杆桁架分为不考虑局部稳定约束和考虑局部稳定约束两种情况进行计算.研究结果表明,该方法是可行的,与基于遗传算法、粒子群优化算法等现代全局优化算法的桁架形状优化方法相比较,具有寻优效率高、收敛速度快、全局优化能力强的优点,在获得相同精度最优解的条件下,调用有限元分析的次数明显较少,从而有效地减少了计算耗时.     

地下洞室地表非线性沉降模型参数确定新方法

根据随机介质理论构建地下洞室地表非线性沉降模型,把 DFP 变尺度算法作为一个与遗传算法的选择、交叉和变异平行的算子,嵌入到改进浮点编码遗传算法中,从而获得基于 DFP 算法和改进浮点编码遗传算法的加速混合遗传算法(AHGA),该方法既保留了 DFP 算法和改进浮点编码遗传算法的优点,又使收敛速度较快,还有可能搜索到最优化问题的全局优化解。通过某地下洞室地表沉降的工程实例分析表明,加速混合遗传算法不仅能解决地下洞室地表非线性沉降模型参数确定问题,而且优化结果优于其它方法。     

考虑几何非线性影响的单层网壳优化设计

本文研究了单层网壳结构以杆件自重最轻为目标函数的优化问题，给出了考虑位移约束和应力约束的优化算法，优化过程中考虑了结构几何非线性的影响。编制了相应的计算程序，并通过算例分析验证了本文方法的有效性。算例分析还表明了单层网壳优化中几何非线性影响的重要性。     

一种稳健的多重约束匹配非量测相机影像定向算法

针对非量测相机像对的定向参数精度差、不稳定等问题,本文以恢复影像的定向参数作为出发点,提出了多重约束条件下SIFT匹配的影像定向方法,首先在尺度不变SIFT算法中提取影像间同名点,为进一步剔除误匹配点,提高同名点的精度,在此基础上引入左右对称一致性、随机抽样算法、仿射变换进行逐级约束匹配,为相对定向提供了高精度、稳定、可靠的同名点,利用直接解加严密解法结合高精度同名点计算影像间的定向参数。实验证明本文提出的多重约束匹配算法可提高像对间定向的精度及稳定性。     

多折点强化非线性弹性杆系结构分析的规划算法

具有多折点与拉压不同模量的应力应变关系,尤其是具有强化特点(应力应变关系曲线成凹状)本构关系的结构非线性分析是计算中算法处理上的特殊问题,基于数学规划法构造了问题的求解算法,给出了问题对应的变分泛函与相应的控制方程,在此基础上给出问题分析的有限元求解算法列式,算法具有精度高与收敛特性好的特点。给出的数值算例结果证实了算法的正确与有效性。     

顶管顶力计算公式的适用范围探讨

在顶管施工设计中,顶管顶力的准确计算十分重要,相关计算公式很多,而且计算结果相差很大。基于上述问题,对各计算公式进行了对比和归类,选取工程实例对公式进行了数值分析,提出了各公式的适用范围和计算中应注意的问题,得出了未考虑土拱效应的公式计算结果大于考虑土拱效应的计算结果,以及现规范中顶管顶力计算公式的计算结果过于保守的结论。     

成层土体与结构组合体系的动力数值模型

本文运用边界积分方程--边界单元法,分析并计算了具有成层土体与结构组合体系的动力耦合效应问题。提出了用边界积分求值的动力数值模型。它可以对不同土体情况(半无限单一土体、成层的和夹有淤泥层土体)和结构组合体系的动力响应进行数值求解。文中对具有成层土体的和含有淤泥夹层土体的结构动力响应以及填充不同填料的隔振沟的隔振效应等算例进行了计算和分折。结果很令人满意,其中某些结论具有一定实用价值。     

多种数值积分方法比较分析

数值积分是计算方法或数值分析理论中非常重要的内容,数值积分方法也是解决实际计算问题的重要方法。本文对几种常用的数值积分方法进行了简要的分析,并用这几种方法对被积函数是普通函数做了数值积分,龙贝格（Romberg）积分方法效果较好。     

索结构的数值分析理论研究

本文对建筑中常用的索结构进行了数值分析，并建立了位移模型和进行了有限单无法的公式推导，数值算例的结果表明该数值分析方法是合理的，为进行索建筑结构的进一步理论研究奠定了基础。     

大跨度钢结构屋盖落架分析方法

首先对大跨度钢结构屋盖的落架过程进行了简单分析,给出了落架应遵循的基本原则,并提出了“同步协调”和“分组分步”2种落架方式;其次,介绍了落架过程数值模拟的3种计算方法:支座位移法、等效杆端位移法和千斤顶单元法,并详细论述了各自的计算原理及特点;最后,基于ANSYS有限元软件,应用3种落架计算方法对3点支撑悬臂梁及国家体育场进行了落架过程模拟。结果表明,等效杆端位移法和千斤顶单元法是2种合理有效的方法,并可以方便地应用于工程实际中。     

弹性地基上中厚板分析的数值流形方法

针对中厚板弯曲分析问题,根据数值流形方法的特点及位移模式,对求解中厚板流形单元的覆盖位移函数、应变矩阵及刚度矩阵进行详细推导,并在Winkler弹性地基上建立Mindlin板流形单元的控制方程。最后通过计算表明,该法在弹性地基上中厚板的弯曲分析中是有效的。     

计算误差对结构设计的影响

采用数值分析的方法分析了结构计算中误差对结构的影响,并通过实例计算分析得出了一般情况下误差的允许范围,指出若计算方法不当则可能对结构计算结果产生较大影响。     

Shell element of relative degree of freedom and its application on buckling analysis of thin-walled structures

Shell element of relative degrees of freedom (SERDF) is a special transformation of solid element. It can be used in finite element (FE) analysis of both thin and thick shell structures and the formulation is simpler than normal shell elements. Introduction of additional internal degrees of freedom will improve the calculation precision.FE formulation of SERDF in the buckling analysis is derived in this article. Different measures of tackling additional internal degrees of freedom for different kinds of buckling problems and different stages of numerical analysis are presented. Some numerical examples are given to illustrate the validity of this element and the method.     

岩土工程不连续变形分析计算中的若干问题

通过引入黏性阻尼吸收块体动能,基于变分原理建立考虑阻尼力影响的块体系统总体平衡方程,给出DDA方法求解准静态问题的正确能量耗散方式,并定义系统达到稳定状态后的位移、速度以及加速度收敛准则和相应的控制标准.考虑到开挖岩体的稳定性与开挖程序及应力历史紧密相关,根据DDA方法的特点,探讨DDA数值模拟中开挖荷载和锚固支护荷载的计算问题,发展采用DDA模拟岩体分期开挖的两种计算方法:基于开挖荷载的模拟方法和基于软化单元的模拟方法,并给出相应的迭代计算格式.数值算例和工程实例分析表明,针对上述问题进行改进后DDA方法不仅具有较高的计算精度,而且具有较好的收敛性能,便于在实际工程中应用.