复合材料结构的多级优化设计方法

本文提出一种适用于复合材料结构的多级优化设计方法,即系统级优化和元件级优化。系统级优化以迭层板厚度为设计变量。从基于 Kuhn-Tucker 条件的优化准则出发导出改进设计变量的迭代式,寻求最优设计。元件级优化则保持最优迭层板厚度和节点位移不变,根据各分层应变能的大小来调整各分层的厚度,使材料分配趋向合理,进一步减轻结构重量。本文给出算例,研究复合材料结构在多种外载作用下,承受强度约束和位移约束以及满足给定挠曲规律和扭转变形规律条件下的优化设计。计算结果表明,本方法具有较高的效率,计算简单,收敛迅速易于工程应用。     

基于PATRAN/NASTRAN的复合材料机翼蒙皮优化设计

基于有限元分析软件PATRAN/NA STRAN建立了适用于大型复合材料结构的优化系统。对层压板的优化分2级交替进行:第1级优化采用最大应变能准则调整各分层比例;第2级优化先用射线步调参,再从K uhn-Tucker条件和满应力准则出发推导出满足位移约束和强度约束的单元厚度迭代因子进行单元厚度优化。针对文中的优化方法,以复合材料机翼盒段蒙皮铺层优化为例进行了数值计算,通过优化计算验证了该方法有较高的效率,对工程设计具有一定的应用价值。     

多工况结构设计的两相优化法

本文讨论了桁架优化设计的最大总应变能准则和位移、内力的可实现性,证明了最小范数内力组是可实现的。根据最大总应变能准则第二类失效的制定条件,利用应力符号约束和最小应力约束来避免优化过程中准则的失效,从而将结构设计的两相优化法推广到多工况问题。此法适用于具有应力约束、位移约束和尺寸约束的桁架结构优化设计,一般情况下不需结构的力学分析或重分析,每次迭代仅需解一个低维线性规划,因此能较简便地得到结构的最轻或近似最轻设计。     

结构优化设计的一个方法

本文提出了一种将齿形法与有约束的“三点调优”相结合的新型结构优化设计方法.它是将满应力准则、位移准则与非线性规划方法结合起来.运用射线涉把设计点拉至最严约束边界,利用“三点调优”的方法进行“λ搜索”.在“λ搜索”中通过结构近似重分析和敏度分析计算动态尺寸下限,使整个优化过程始终沿着有效约束边界进行而尽快达到最优点,从而减少了内力重分析次数,加速了收敛于精确解.通过将此新的方法结合在 DESAPI 程序中的运用,经考题验证该方法提高了原程序的收敛精度和计算效率.     

基于最大熵的离散变量框架结构两相优化设计

根据两相优化设计的思路和离散变量的特点,应用最大熵准则,通过引入附加约束条件,交替进行乘子相和结构相优化,将离散变量框架优化设计问题等价地化为连续变量框架优化设计问题求解.在考虑应力约束、位移约束和尺寸约束等多个约束及多个工况的条件下,成功地对离散变量框架进行了优化设计. 算例结果表明:这种方法的迭代公式简单 ,收敛速度快;此法可以有效地应用于工程实际,尤其是多约束、多工况的大型工程结构优化问题.     

平面框架优化设计的齿行法

本文对有应力约束,位移约束和尺寸约束的平面框架建立了齿行法优化设计的迭代格式,计算了三个例子,算例表明方法是有效的。     

基于OpenSees的屈曲约束支撑混凝土框架静力弹塑性分析

目的为给出合理的抗震设计建议,研究不同参数的屈曲约束支撑混凝土框架结构的抗震性能.方法对一个四层三跨的混凝土框架结构进行静力弹塑性分析.建立模型过程中,同时考虑材料的非线性,构件的几何非线性.在此基础上,分析外围钢管的刚度、夹层混凝土的强度、内芯软钢的刚度对混凝土框架结构抗震性能的影响.结果屈曲约束支撑外围套管的厚度对其抗震性能有着较大的影响,建议采用厚度为5 mm的钢管.不同约束混凝土强度对屈曲约束支撑抗震的性能影响:层间位移角相差不到10%,属次要因素,混凝土采用C20即可.结论屈曲约束支撑混凝土框架结构具有良好的抗震性能,屈曲约束支撑外围刚度对框架结构的抗震性能影响最大,内部约束混凝土的强度对其影响不大.     

基于迭代CDKF的单站无源定位算法

针对单站无源定位系统存在滤波稳定性差、收敛速度慢和定位精度差等问题,提出一种迭代中心差分卡尔曼滤波算法.在迭代判决准则的约束下,重复利用观测信息对状态向量和误差协方差矩阵进行迭代估计使其更趋向真实值,同时用Levenberg-Marquardt优化方法调整预测误差协方差阵,保证算法的全局收敛.仿真结果表明,在不同参数测量精度条件下,该算法稳定性、收敛速度和定位精度较好.     

采场顶板稳定性定量分析及分类研究

根据正交分析原理，运用有限单元法，从受力和位移两个方面计算分析了强度、分层厚度、埋藏深度等主要因素对采场顶板稳定性的影响规律，提出了采场顶板的稳定性量化指标及分类方案     

基于优化Block反演的地面磁共振测深新方法

为满足地面磁共振测深方法中对含水层边界的准确反演要求,本文提出优化Block反演方法。算法采用Smooth反演获得平滑的含水量分布曲线,根据Smooth反演结果导数预设分层数作为先验信息,进而确定各分层的位置。基于Tikhonov正则化反演理论,推导了Block反演的迭代格式,并用基于约束加权和先验的共轭梯度最小二乘算法求解,精确获得了含水层的边界和含水量,先验信息的引入解决了传统Block反演方法不稳定和可靠性低等问题。根据多组含水层模型在不同分层数、噪声水平、深度和厚度下的仿真实验,表明Block反演在深层含水层边界的计算精度上优于Smooth反演,且具有较强的抗干扰能力和稳定性。最后,通过实例证明了由先验信息优化后的Block反演法满足反演精度和稳定性要求,而且对含水层内部的复杂结构也能提供更丰富的分层信息。     

基于容重增加法的FLAC3D软件在求解边坡稳定安全系数中的应用

利用容重增加法进行三维边坡的非线性稳定分析,通过FLAC3D软件,基于D—P准则,保持粘聚力C及内摩擦角φ不变,通过逐步增加土体重度的方法使土体达到临界状态。边坡的破坏往往伴随着很大的位移和塑性应变,因此采用坡顶水平位移在重度增加系数达到某一值发生突变作为边坡的破坏标准。不需要事先进行假定,得出的结果与强度折减法计算的结果非常接近。该方法可以很好地模拟土的破坏,对工程实践有一定的指导作用。     

基于分层控制结构的迭代学习城市交通信号控制

分层控制是大规模城市路网实施高效信号控制的有效手段。根据城市路网规模庞大且结构复杂的特点,提出了一种基于分层控制结构、协调各子区交通状态的迭代学习城市交通信号控制策略。上层利用交通数据,刻画路网内各子区的宏观基本图(Macroscopic fundamental diagram,MFD),基于MFD分析得到子区车辆累积数与流量的关系,并以道路占有率均衡为目标,设计各子区理想的道路占有率;下层基于道路交通流模型,通过迭代学习获得各路口的信号配时方案,使子区内的道路占有率达到上层的要求。提出的分层控制策略使路网内交通流分布均衡,提高路网整体通行能力。Matlab和Vissim的仿真结果与Webster固定配时信号控制的对比显示了该控制策略的有效性和优越性.     

四线性弹簧正交约束系统的非线性振动的研究

本文研究了由四个线性弹簧正交约束组成的系统的非线性振动问题。本文公式能够全面、明确地反映各有关因素对振动位移的定性关系和定量影响,无大量迭代运算,实例表明,优于铁木辛柯的平均加速度法的计算。     

基于改进Fisher准则的深度卷积神经网络识别算法

为了有效利用深度学习技术自动提取特征的能力,并解决当训练样本量减少或者迭代次数降低时识别性能急速下降的问题,提出了基于Fisher准则的深度学习算法.该方法在前馈传播时,采用卷积神经网络自动提取图像的结构信息等特征,同时利用卷积网络共享权值和池化、下采样等方法减少了权值个数,降低了模型复杂度;在反向传播权值调整时,采用了基于Fisher的约束准则.在权值的迭代调整时既考虑误差的最小化,又同时让样本保持类内距离小,类间距离大,从而使权值能更加快速地逼近有利于分类的最优值,当样本量不足或训练迭代次数不多时可有效地提高系统的识别率.大量的实验结果证明:该基于Fisher准则的混合深度学习算法在标签样本不足或者较少训练次数的情况下依然能达到较好的识别效果.     

天线结构降重与频率优化设计

本文以结构频率作为目标函数,以结构重量作为约束,由极值条件推导出结构动力优化的最优准则;构造了一种以结构最低固有频率作为约束频率的结构最轻重量设计方法,并建立了相应的迭代公式和收敛准则。对天线结构进行了动力优化设计,得出一些对于天线结构设计有益的结论。     

规则锯齿形节理在剪切荷载作用下的参数分析

采用类岩石材料水泥砂浆,制备3种起伏角度的规则锯齿形节理试样,对各起伏角度的试件进行5种法向应力下的剪切试验得到试验曲线,分析节理剪切应力—剪切位移、法向位移—剪切位移曲线和节理破坏的特征机理;根据Coulumb-Mohr准则对不同起伏角下的剪切强度与法向强度进行拟合,得出黏聚力、摩擦角均较初始值均有大幅度提高,且剪胀角与节理面起伏角为正相关。     

一种相机位姿鲁棒估计方法

针对位姿估计算法对鲁棒性和精度要求高的特点,提出了一种鲁棒的高精度位姿估计方法:该方法以3个样本点对为基础,首先假设各空间点到投影中心的距离近似相等,然后根据像点与空间点间的几何约束关系建立方程组并推导迭代公式,进而迭代求解各空间点到投影中心的距离;以此为基础,提出了一种最小二乘绝对定向方法来获取相机的初始位姿。最后根据空间点与像点之间的共线约束进行迭代优化,得到最终的相机位姿。测试表明,该方法在满足假设的条件下能很好地收敛,并达到较高的解算精度。     

含孔复合材料层合板失效准则研究

基于最大应力准则、Hashin准则、Hill-蔡强度理论、Ye-分层准则、Chang F K准则等失效准则,提出了一个新的预测含孔层合板的失效准则-混合准则。基于该准则和Hashin三维失效准则及相应的材料性能退化模型,建立适用于含孔复合材料层合板的强度分析方法。采用该方法分别对T300/BMP316和T300/KH-304两种材料的含孔层合板拉伸强度进行预测,与试验结果对比表明：T300/BMP316含孔层合板和T300/KH-304含孔层合板静强度的预测值与试验值的最大误差分别为6.28%和2.32%,初步证明了该方法的有效性与合理性,及混合失效准则的优越性。     

基于Mogi-Coulomb强度准则的隧道围岩理想弹塑性解答

合理选择岩石强度准则对隧道应力及位移预测和支护设计都具有重要意义,基于Mogi‐Coulomb强度准则和理想弹塑性模型,通过中间主应力系数反映中间主应力的影响,推导了圆形隧道围岩应力和位移的解析解,并对所得结果进行比较与验证,得到了中间主应力和围岩抗剪强度参数的影响特性。研究表明：具有广泛的适用性和较好的可比性,Mohr‐Coulomb强度准则解答和Matsuoka‐Nakai准则解答均为其特例;结果关于中间主应力系数 b＝0.5对称,较好地反映了岩石强度的中间主应力效应及其区间性;粘聚力及内摩擦角对围岩塑性区半径和隧道洞壁位移的影响显著,应充分考虑中间主应力影响及围岩抗剪强度参数变化对隧道设计与施工的影响。     

倾斜软弱地基上路堤的变形特征研究

基于强度折减有限元法,对倾斜软弱地基填方工程的基本特征进行了考察.对比分析表明:水平软弱地基填方工程中地基的侧向位移和竖向沉降基本以中心轴对称分布,而在倾斜软弱地基填方工程中不再按对称分布,明显向路堤下坡脚处快速发展,地基的倾斜对侧向位移的分布影响很大;随着路堤的分层填筑,路堤稳定性逐渐降低,到填筑结束时稳定性达到最小值,且倾斜软弱地基的稳定性明显小于水平软弱地基;与水平软弱地基的向两侧坡脚处破坏不同,倾斜软弱地基为沿地基倾斜方向向下滑裂破坏,具体破坏模式与软弱层的厚度有关.分析还表明,若需要对倾斜软弱地基进行加固,加固位置应位于侧向位移或位移增量为最大值处的下坡脚附近.