板壳加筋结构的组合优化

提出了一种将结构加筋布局优化和结构参数优化相结合的优化方法。该方法先对结构中的加强筋进行布局优化,然后再优化结构参数。在加筋布局优化中,用单元应变能密度灵敏度作为删除单元的准则。在参数优化中,目标函数和约束函数被近似地表示为二阶表达式,并用改进的DFP(Davidon,Fletcher and Powell)方法来求优化解。为了降低计算复杂度,采用组合近似(CA)方法对修改后的结构位移和应力进行重分析,并应用该方法对储水箱结构进行了结构优化设计。数值结果表明,该方法处理板壳加筋结构优化问题十分有效,而且容易在计算机上实现。     

多频率约束下振动筛动态拓扑优化设计

应用多频率约束下板结构加筋动态拓扑优化方法,提高了振动筛筛体的刚度。为了避免映射求解的麻烦和载荷病态,提出了单元(或单元组)特征值灵敏度,并给出了识别被删除单元(或单元组)的多模态无量纲混合测度。描述了优化过程,在板结构中增加可能的加强筋形成基础结构,并将单元按加强筋为单位分组。该方法应用在振动筛筛壁的加筋布局优化中,得到了理想的优化结构。     

基于SEA的加筋铝板声传输研究及仿真

运用统计能量分析方法,推导出加筋结构声传输函数,采用VA One中SEA模块对加筋铝板声传输损失进行研究,建立加筋铝板隔声计算的仿真模型。将仿真结果与已有文献试验数据进行比较,证明了采用加筋结构声传输计算模型研究其隔声特性的有效性并分析了相关参数对加筋铝板声传输的影响。研究结论为船舶加筋板的隔声设计提供了一定参考,尤其对铝合金上层建筑舱壁和围壁隔声护板的声学设计具有指导意义。     

斜拉输水结构优化数学模型

结构布局优化在目前属高层次的优化范畴,应用于斜拉输水结构的优化设计更是鲜为人知。本文在分析斜拉输水结构特点的基础上,根据数学规划方法,结构重分析特点和实际应用的可能性,探讨该结构优化数学模型中设计变量的选择、目标函数的选定,约束条件的规格化等问题,建立实用、合理的数学模型。本文研究的成果丰富了结构优化内容,对斜拉输水结构的发展有一定现实意义。     

基于递阶进化规划的RBF网络设计新方法

针对RBF神经网络的特点,提出一种递阶进货规划算法,利用此方法同时对网络的拓扑结构和网络参数（权值、隐节点中心和形状参数）进行优化,克服梯度算法需要求导且易陷入局部极小的弱点,分别对单入单出和多入单出非线性函数的建模问题进行了仿真,验证了该算法的有效性。     

组合结构的残余振动最小化结构优化设计

为了解决残余振动直接影响结构性能的问题,研究了最小化残余振动为目标的组合结构优化设计,目标函数为能够总体衡量结构残余振动响应的二次型积分形式的性能指标,设计变量为组合结构参数化描述时采用的形状尺寸等参数。采用半解析法灵敏度分析克服了将这一方法应用于包含多种单元、多种类型设计变量的组合结构优化的困难,实现了采用Matlab将Ansys作为黑箱调用进行结构优化设计。数值算例展示了该方法的有效性。     

基于遗传算法的桁架结构布局优化设计

利用遗传算法在Matlab语言环境中对桁架结构进行布局优化设计方法的研究,分别选择杆件截面面积、节点坐标、杆件存在状态为设计变量,同时进行截面尺寸、形状、拓扑三个方面的优化.讨论了实现过程中一些问题的处理,利用结构可能的拓扑形式编号为设计变量进行拓扑优化等,提出利用一个变量控制参数boundsops解决了多类型参数联合编码和离散变量的问题,提出一种结构优化设计实用方法.算例表明,提出的基于遗传算法的桁架结构布局优化设计方法进行桁架结构的布局优化设计比较容易实现,简单、有效,可以产生很好的效益.     

基于ANSYS平台的连续体渐进结构优化设计及其应用

基于ANSYS分析软件平台,在传统的渐进结构优化（ESO）思想的基础上,依据对结构位移灵敏度的分析,较严格地导出了结构的应力灵敏度;并根据荷载的最优传递路线概念提出了一种具有应力约束连续体结构拓扑优化的单元删除策略,从而使得在结构拓扑优化的迭代过程中,最大应力的变化尽可能小,且最优结构所对应的最大应力能控制在容许应力范围之内。若干工程算例的优化结果表明,该方法在结构优化目标质量最轻的前提下计算效率相对较高,且优化结果与工程实际要求较吻合,同时也从数值上验证了该方法的可行性和有效性。     

基于响应面法的船舶I型加筋板架轻量化设计

利用Ansys Workbench软件对船舶I型加筋板架进行有限元分析。建立优化数学模型,对板架的上板厚度、下板厚度、板筋高度以及板筋厚度进行优化。利用灵敏度分析法分析在重压载荷条件下相关结构对板架的最大变形以及质量的影响,并利用响应面法对板架进行优化。结果表明优化后的某I型船舶加筋板架质量减轻了21%,证明该方法可以实现船舶I型加筋板架的轻量化设计。     

量子粒子群算法在结构模态参数识别中的应用

量子粒子群算法作为粒子群算法的改进,具有参数少、好编程、易收敛等优势而备受关注.通过将由结构输入、输出数据计算而得的实测频响函数与包含所需识别的结构模态参数的理论频响函数之差最小化作为优化目标,经过对理论频响函数中的结构模态参数搜索取值而使目标函数最小,此过程将结构模态参数识别问题转化为优化问题.采用量子粒子群算法进行优化而得到结构模态参数.为验证该方法的有效性,对一数值模拟的三层混凝土框架结构进行分析,结果表明,量子粒子群可以有效地识别结构模态参数.     

载重汽车变速器壳体加强筋布置的优化设计

为了提高载货汽车变速器壳体强度,在其内部布局加强筋.在布局优化过程中,以应力约束条件下加强筋的最小质量为目标函数,加强筋被布置在高应变能或应力的位置,利用加强筋单元应变能灵敏度和一种迭代计算中高效的重分析方法提高计算速度,通过确定加强筋单元的使用效率决定加强筋单元删除或保留.计算结果表明:经过2次迭代优化,变速器壳体结构的最大主应力从1.12×108Pa下降为9.86×107Pa,达到设计要求.应用加强筋的布局优化,可以有效地提高汽车变速器壳体结构强度.     

斜跨钢拱桥索梁锚固区主梁腹板加劲肋优选

为了进行斜跨钢拱桥索梁锚固区主梁腹板内侧加劲肋的优选,以张家口某斜跨拱桥为研究对象,通过比选确定正确的计算单元和合理的计算梁段长度,采用有限元分析软件Ansys对锚箱式索梁锚固结构进行研究,并全面分析构造细节如加劲肋形式对锚固区各方面的影响。经分析得到腹板内侧焊接对应于锚固板和承压板的斜向加劲肋时,螺栓容易布置;焊接竖向加劲肋时,施工方便,二者都能满足分散应力的要求。     

载货汽车发动机飞轮壳加强筋布置的优化设计

论述了载货汽车发动机飞轮壳加强筋的布置优化设计。在布置优化过程中,以应力约束条件下加强筋的最小重量为目标函数,将加强筋布置在应变能(或应力)较高的位置。利用加强筋单元应变能灵敏度给出了飞轮壳加强筋优化位置的搜寻方法,即通过确定加强筋单元的使用效率来决定应该被删除的无效单元。在迭代设计过程中,应用一种高效的重分析方法提高了计算速度。该方法与传统设计方法相比,大大缩短了优化设计周期,提高了设计精度。     

腹板加劲肋对空翼缘梁LHFB承载能力的影响

为改善空翼缘梁LHFB的受力性能,对LHFB设置了横向加劲肋.考虑几何非线性与材料非线性的影响,利用有限元软件ANSYS计算其在3种不同荷载作用下的承载力.研究加劲肋厚度、连接形式、加劲肋数量、端部加劲肋对LHFB承载力的影响.分析结果表明,对LHFB设置横向加劲肋,能有效的抑制空翼缘梁LHFB畸变屈曲的发生,提高构件的承载力.建议对LHFB加设横向加劲肋时,加劲肋厚度按bs/15选取,并且与翼缘和腹板全部焊接.在纯弯状态和均布荷载作用下沿梁长均匀布置两道加劲肋,在跨中集中力作用下在跨中位置布置一道加劲肋.     

内置T肋箱形钢桥墩的延性性能研究

为研究内置T肋箱形钢桥墩在承受恒定竖向荷载和水平往复荷载作用下的延性性能,首先通过与既有试验结果对比,验证所采用有限元分析方法的准确性;然后针对内置T肋箱形钢桥墩试件进行一系列参数化分析,研究翼缘正则化宽厚比、桥墩正则化长细比、加劲肋正则化长细比以及轴压比等参数对钢桥墩最大承载力和延性性能的影响规律;最后基于参数化分析结果,提出了预测该类钢桥墩最大承载力和延性性能的计算公式。研究结果表明,随着翼缘正则化宽厚比、桥墩正则化长细比、加劲肋正则化长细比与轴压比的减小,钢桥墩的延性性能得到显著提升。     

梁端加强板构造对可更换耗能梁段受力性能的影响

为了改善可更换结构体系中可更换耗能构件的受力性能,提出一种梁端端板螺栓+加强板连接构造的可更换耗能梁构件。设计并制作了2个足尺的剪切屈服型可更换耗能梁试件,对其进行拟静力反复加载试验,并采用ABAQUS软件进行有限元模拟分析,探讨梁端连接构造对可更换耗能梁破坏模式、承载力、梁端塑性应变等特征的影响。试验结果表明：试件的破坏模式为腹板-加劲肋焊缝断裂或翼缘-端板焊缝断裂,试件具有良好的承载力和耗能能力;梁端加强板构造能有效转移梁端翼缘-端板焊缝区域的塑性应变,避免构件提前发生翼缘-端板焊缝断裂,导致无法满足其变形和震后可更换需求;有限元模拟结果与试验结果吻合较好,验证了有限元模型的有效性。对5类梁端加强板构造模型进行非线性分析,结果表明,该类梁端构造均能改善梁端翼缘-端板焊缝区域应力集中现象,优化其受力特征。提出可更换耗能梁梁端端板螺栓+加强板构造的设计方法,并通过有限元模型验证了其可行性。     

改善钢管混凝土受力性能的构造措施

介绍了几种用于改善钢管混凝土的受力性能的构造措施。这些构造措施包括设置套管、纵向加劲肋、角部隅撑、对拉片以及约束拉杆等。现有的理论与试验研究表明这些构造措施都能有效改善钢管对核心混凝土的约束作用以及钢管的局部屈曲性能,提高钢管混凝土构件的承载力与变形性能。对这些构造措施从改善原理、材料用量、施工难度与外观方面进行比较,指出各自的优势与不足。     

冷弯薄壁斜卷边槽钢轴压构件的稳定性分析

为研究冷弯薄壁斜卷边槽钢轴压构件的稳定性能,选取了两种翼缘外廓尺寸(B=55 mm和B=80 mm)、七种卷边弯起角度(θ分别为30°、45°、60°、90°、120°、135°、150°)、三种板厚(t取为1.0、2.0和3.0 mm)、六种试件长度(L以0.5 m为间隔,由0.5 m起变化到3 m止)、简支和固支两种边界条件,对共计504个算例进行了轴心受压状态下的非线性有限元分析.研究了上述参数对斜卷边槽钢轴压构件稳定性能的影响.结果表明,θ对弹性畸变屈曲临界力影响显著,且对轴心受压简支构件而言,θ为钝角时能够有效地避免畸变屈曲的发生,若θ为30°构件的破坏模式不由畸变屈曲控制时,则其承载力最大;轴心受压固支柱比简支柱更容易出现畸变屈曲,且斜卷边槽钢大多不及相同条件下直角卷边槽钢的承载力.     

斜卷边槽钢偏心受压构件的稳定性分析

为进一步推动斜卷边槽钢在实际工程中的应用,明确其与直角卷边槽钢的区别,采用ANSYS非线性有限元程序,对共计70个算例的斜卷边槽钢在对称轴平面内偏心受压状态下的构件稳定性能进行分析.研究7种卷边弯起角度、10种偏心距对斜卷边槽钢偏心受压构件稳定承载力、失稳模式及变形等性能的影响.结果表明:偏心距对构件的承载力和失稳模式影响显著,所有构件均不是在偏心距为零时获得承载力的最大值.相同负向偏心距下,随卷边弯起角度的增大构件承载力逐渐降低;当卷边弯起角度达钝角后,各构件之间承载力相差较小,基本不再受弯起角度的影响.在正向偏心荷载作用下,越早出现畸变屈曲的构件承载力越低.