应力约束下预应力钢桁架离散变量优化设计

对影响预应力钢桁架优化设计的2类变量,包括连续的索力值和离散的截面尺寸进行研究.建立了以应力和结构质量为约束条件、以最小化结构应变能为目标函数的数学优化模型.以杆件在预应力和外荷载共同作用下储存应变能最小确定施加在索上的预拉力.计算构件由于尺寸改变引起结构质量变化和应变能变化之比的相对差商,以此确定搜索方向.应用渐进结构优化法逐步调整构件截面尺寸,循环迭代,直至索力值和截面尺寸达到最优.算例与预应力钢结构理论结果相吻合,可为预应力钢结构工程设计提供最优的索力值和型钢的选择.     

基于多目标最优钢桁架拱桥体系的结构优化设计

目的研究钢桁架拱体系桥梁的结构优化设计方法.方法建立以桁架拱片的体系效率和总用钢量为综合目标的多目标优化模型.以上下弦拱顶竖直间距及构件截面尺寸作为设计变量,建立设计变量与满足结构强度、刚度及稳定性要求的状态变量之间的约束关系.并采用多目标最优化的一阶分析法来进行桁架拱桥的形状控制及构件尺寸确定.结果得到了设计中的中承式钢桁架梁拱组合体系桥的优化方案;桁架拱片形状的控制是重要的,随着拱顶高差增大,结构用钢量下降,但当拱顶高差超过一定高度后,用钢量反而上升.结论将体系效率与多目标最优化计算理论引入桁架拱体系桥的整体优化是可行的,结果也是合理的;体系效率的增加并不能确保用钢量的减少,因而结构体系效率的高低并不能完全反应经济性能的优劣.     

基于构件重要性系数的结构整体优化设计系统

在开发钢框架CAD系统的基础上通过对满应力优化算法的改进与拓展,将浮动应力指数法用于空间钢框架的优化设计;在结构整体优化方面,拓展了空间梁单元基于刚度的构件重要性的评估方法,在满应力优化的基础上对构件的应力比限值进行不同层次的修正,以各杆的惯性矩作为设计变量,每次迭代进行一次内力分析,然后走一个满应力步,根据相关的应力比结果进行位置移动,并最终收敛到优化的较优解.理论推导和算例表明,所给出的方法能够有效地反映结构中存在的薄弱环节,为结构实用优化技术的实现提供了必要的理论依据.     

钢框架结构隅撑位置及尺寸优化设计

研究了隅撑位置和截面尺寸对钢框架结构耗能能力影响.以隅撑与梁柱连接位置和截面尺寸为设计变量,以隅撑塑性应变能为目标函数,建立隅撑优化设计的数学模型,采用分步优化方法分别对尺寸和位置进行优化设计,并对优化前后的荷载位移曲线和滞回曲线进行了对比分析.选取典型算例进行地震时程响应分析,优化后结构的基底剪力、响应位移、加速度和...     

平面桁架优化设计

本文向大家推出一种平面铰接钢桥架进行最优化即耗钢量最小设计的通用程序。该程序能对既定结构几何形状和构件材料的平面钢桁架在多种不同工况下进行杆件截面面积的优化计算,使桁架结构的重量最轻,耗钢量最小,并求得最优化状态下各杆件的截面面积以及整个桁架结构的总重量。     

双层Kiewitt型球面网壳优化设计

以网壳的曲率半径、厚度、对称扇形曲面的个数、层数以及杆件截面积为设计变量,对双层Kiewitt型球面网壳以总造价为目标进行结构优化设计,结果表明,总造价降低22.36%,比常见的只对构件截面尺寸优化(总造价降低8.50%)的优化效果显著.     

基于有限元法的钢-砼连续组合梁截面优化设计

给出了钢-混凝土连续组合梁截面计算机辅助优化设计的有效方法,以有限元结构分析和优化算法相结合为手段,提出了一种符合实际情况的钢-混凝土组合梁的剪力连接模式,建立钢-混凝土连续组合梁有限元分析模型、优化参数模型,优化数学模型,用ANSYS的参数化设计语言编制了分析文件和优化控制文件,经计算获得钢-混凝土连续组合梁的最优截面形式.该方法的优化效果显著,并且效率高,可广泛应用于钢-混凝土连续组合梁截面优化设计工程.     

基于有限元法桥式起重机主梁应力分析及优化设计

为了进一步提高50T/10T-16.5m的双梁桥式起重机的结构性能,寻找主梁的最优设计尺寸,对其进行轻量化设计。首先利用ANSYS软件对主梁正常工况和两种特殊危险工况(吊重自由跌落后紧急制动和歪拉斜吊)进行应力分析寻找最危险节点位置,然后对正常工况下主梁进行优化设计,分别以主梁截面尺寸和构件板厚为设计变量、主梁最大应力和最大挠度为状态变量、主梁质量为目标函数建立优化数学模型,最后用ANSYS软件进行优化分析并得到结构最优设计尺寸。结果表明,对桥式起重机不同工况下进行有限元分析,并在此基础上进行截面参数优化设计,明显改善了主梁腹板截面突变处应力集中现象;以最优设计尺寸建立的主梁模型不仅满足强度刚度的要求,而且主梁质量减轻23.1%,从而实现了简化结构、降低重量和制造成本的目的。     

基于有限单元法的钢-混凝土组合梁截面优化设计

给出了钢-混凝土组合梁截面计算机辅助优化设计的有效方法，以有限元结构分析和优化算法相结合为手段，提出了一种符合实际情况的钢-混凝土组合梁的剪力连接模式，建立钢-混凝土简支组合梁有限元分析模型、优化参数模型，优化数学模型，用ANSYS的参数化设计语言编制了分析文件和优化控制文件，经计算获得钢-混凝土组合梁最优截面形式．该方法的优化效果显著，并且效率高，可广泛应用于钢-混凝土组合梁截面优化设计工程．     

大跨钢-混凝土组合楼盖的优化设计

针对大跨度钢-混凝土组合楼盖的经济适用工况和优化方向，以重要参数为基础，对大跨钢-混凝土组合楼盖的优化设计问题进行研究.在优化分析时，以组合楼盖的经济等效用钢量为目标函数，变量包括钢梁截面尺寸、钢梁间距和混凝土翼板厚度等8个参数，约束条件服从塑性设计理论、规范规定和工程经验.在不同跨度和可变荷载下，利用广义简约梯度(GRG)算法求解获得经济等效用钢量最小的组合梁截面.根据优化结果，跨度小于60 m、可变荷载小于6 kN/m²的组合楼盖能够有效地发挥组合结构的组合作用，具有较好的经济效益.对于传统组合楼盖经济适用性不强的超大跨楼盖，从提高腹板承载效率的角度，可以使用波形钢腹板组合楼盖体系，考虑张弦梁受力高效的优点提出新型弦支组合楼盖体系.