开孔双层球面网壳结构的优化设计分析

以某火力发电厂干煤棚双层球面网壳结构为工程背景,以结构用钢指标为目标函数,利用有限元 软件 ANSYS 对该开孔双层网壳结构进行弹性阶段的整体优化计算,优化后节省钢材约 28.4%;进一步应用 ANSYS 参数化设计语言（APDL）进行编程,分析了网壳矢高、网壳厚度和杆件截面面积三个因素对用钢指标 的影响规律：本网壳结构用钢指标对网壳厚度变化最为敏感,杆件截面面积变化的影响次之,矢高变化对结 构用钢指标影响最小。     

基于应变模态的网架结构损伤识别模型试验研究

制作了大比例的空间钢网架结构试验模型,并采用将部分原杆件替换为截面面积较小杆件的方式模拟了结构的损伤,包括上弦、下弦、腹杆等单构件的损伤以及它们之间的组合损伤.通过锤击法直接测试分别获得完好及不同损伤工况下试验模型的部分应变模态参数,将各损伤工况与完好工况下试验模型的应变模态参数进行对比,可以成功识别出网架模型损伤的发生以及部分较为重要杆件损伤发生的位置,随后对试验中不同杆件损伤识别效果的规律进行了归纳,并在结合该网架试验模型动力特性数值分析结果的基础上对损伤识别效果的原因进行了分析,为网架结构损伤识别的实际工程应用和开展相关研究提供了参考和借鉴.     

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。     

开孔双层球面网壳结构优化设计

以某火力发电厂干煤棚双层球面网壳结构为工程背景,以结构用钢指标为目标函数,利用有限元软件ANSYS对该开孔双层网壳结构进行弹性阶段的整体优化计算,优化后节省钢材约28.4%;进一步应用ANSYS参数化设计语言（APDL）进行编程,分析了网壳矢高、网壳厚度和杆件截面面积三个因素对用钢指标的影响规律：本网壳结构用钢指标对网壳厚度变化最为敏感,杆件截面面积变化的影响次之,矢高变化对结构用钢指标影响最小。计算结果将为此类网壳结构最优设计提供有益参考。     

在役空间钢网架结构承载性态跟踪方法研究

对在役空间网架结构的承载性态及技术性能的正确评价,是确定其在后继生命历程中安全工作的主要理论依据。本文建立考虑材料应变强化效应的钢杆件空间受力模型为基础,提出了跟踪在役空间钢网架结构承载性态的分析方法,为合理评估、维护及加固这类结构提供了可靠的理论基础及计算方法。     

基于局部搜索和整体优化的客车杆件截面参数正向设计

首先建立了局部一维搜索方法,以客车车身线框模型与型钢截面库为基础,通过截面库优化排序、杆件局部模型一维搜索以及局部-整体迭代等优化步骤,得出一个满足多工况强度要求的车身结构杆件截面尺寸下限。然后通过灵敏度分析选择关键杆件,利用多目标遗传算法NSGA-II对选定杆件的截面尺寸在截面库的范围内进行优化,以提高整体刚度及模态性能。最后在某承载式客车车身杆件截面优化设计中,将该方法的优化结果作为设计输入,结果表明,车身结构的最终方案具有明显的轻量化效果。     

张弦桁架的桁架优化设计

在张弦桁架形态优化分析的基础上，提出了张弦桁架合理拱轴线的设计方法，并建立了相应的张弦桁架优化设计模型，同时对该模型进行了荷载及截面等因素变化条件下的形态分析．结果表明采用该方法设计的张弦桁架，杆件内力分布均匀，能大量减少杆件截面种类及充分利用材料，使杵架部分的用钢量减少，达到减轻结构自重的目的，可为工程设计提供参考．     

桁架结构几何外形的优化设计

桁架结构几何外形优化设计的一种分层方法，即将优化的毒一轮迭代分为两层；在截面层，节点，通过以杆件内力为变量，形成线性规划模型，利用单纯形方法确定出最成人力后，再转换成截面；在节点歧，固定截面，改变传统的以重量为目标函数的做法，而以杆件内力平方和为目标函数，形成非线性规划模型，采用可行方向法进行求解。     

■型柱抛物线三铰拱空间桁架组合大跨结构的计算及经济指标

本文介绍的结构方案是:Γ型柱抛物线三铰拱空间桁架组合大跨结构,按固体力学力学分析的方法,导出了杆件的内力计算公式。经计算可以看出该结构形式的用钢指标与同荷载、同跨度的网架结构、梁式空间桁架等七种大跨结构相比,其用钢量最省。而且具有空间利用率高、受力性能好等优点,结构造型也显得壮观气魄。是一种较好的钢结构与钢筋混凝土柱的组合形式。     

钢管树状支撑结构的形态分析

以树状结构的用钢量最小为目标函数,以结构的强度、刚度、稳定性为约束条件,利用有限元分析软件AN-SYS对树状结构进行优化分析.结果表明,ANSYS优化后结构用钢量在减少的同时,又适当地减小了结构的最大竖向位移,并能使各杆件的内力更为合理.所以基于有限元软件ANSYS的优化设计,可作为确定树状结构形态的有效方法,可为树状结构的设计提供参考.     

双层肋环式球面网壳结构预应力优化设计

以拉索预应力空间网壳结构的预应力值P、杆件横截面尺寸变量Ab和拉索截面尺寸变量A(?)以及工程中常用的两种球节点体积为设计变量,以结构自重为目标函数,采用分级优化算法对预应力空间网壳结构进行了优化设计,并采用Algor软件对设计结果进行了验证。通过对比分析,验证了该方法的正确性和有效性。     

双层肋环式球面网壳结构预应力优化设计

以拉索预应力空间网壳结构的预应力值P、杆件横截面尺寸变量Ab和拉索截面尺寸变量At以及工程中常用的两种球节点体积为设计变量,以结构自重为目标函数,采用分级优化算法对预应力空间网壳结构进行了优化设计,并采用Algor软件对设计结果进行了验证.通过对比分析,验证了该方法的正确性和有效性.     

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.     

空间网架结构杆件的健壮性研究

本文将空间网架结构杆件的健壮性定义为杆件的失效对结构整体受力性能的影响程度，通过杆件的健壮性影响系数来衡量，该系数包含了杆件自身材料利用率及对结构极限承载力影响两方面的综合因素。编制了网架结构极限分析的计算程序，利用程序对实例进行了极限承载力分析，计算出结构的极限承载力与各杆件的健壮性影响系数，并根据这些系数将所有杆件按照重要程度进行分类。设计师在进行杆件截面设计时，应给予那些健壮性影响系数比较低的杆件以足够的重视。     

钢桁架梁桥结构两层面承载力分析和优化

基于弹性模量缩减法建立了钢桁架梁桥构件安全系数和结构整体安全系数的便捷计算方法,进而提出了结构两层面安全分析和优化方法。首先引入广义屈服准则考虑组合内力作用,根据能量守恒原则确定单元弹性模量缩减策略,利用线弹性有限元法开展迭代计算,求得各迭代步单元承载比,利用迭代首步和末步结果分别确定钢桁架梁桥构件层面和结构层面的安全系数,根据迭代过程各单元承载比的变化,识别高承载构件和低承载构件,据此开展钢桁架梁桥两层面安全分析。结合两层面安全系数之间的定量关系,通过调整高承载和低承载构件的截面强度,使钢桁架梁桥的承载状态和材料消耗得到优化。算例分析表明,该方法具有较高的计算精度,而且能够通过线弹性方法实现复杂结构的安全分析与结构优化,避免了繁琐的非线性分析和优化计算过程。     

预应力网架结构优化分析

在空间网架结构中引入预应力,可以使其适用范围变得更加广泛、经济性变得更加合理.进行预应力网架结构优化研究,对于该种结构的推广和应用,具有积极的现实意义.文中以拉索张力和杆件截面为设计变量,提出了预应力网架结构的优化模型,并给出了具体的优化设计步骤.以一具体实例对网架结构进行了预应力优化分析,验证了模型的可行性,同时得出了一些有益的结论.     

利用ObjectARX技术开发组合网架自动设计软件

利用ObjectARX2000/2000i/2002在AutoCAD2000下编制了组合网架结构的CAD程序，使用者只需利用AutoCAD常规绘图方式输入组合网架的图形、支座和结点荷载，即可自动形成空间网格的结点及杆件信息，并可进行图形及数据检查；然后利用AutoCAD ObjectARX与Visual C^ 的接口，采用组合网架的杆元分析法，进行结构内力分析，得到结点位移及杆件内力等计算结果并自动选择杆件最优截面，并用图形方式显示出结构内力、杆件选用等计算信息，最终形成施工图。同时自动计算结构总用钢量及混凝土用量，实现了组合网架结构的自动设计。     

分段降刚度法——混凝土杆系结构的一种简化试验分析方法

针对预应力混凝土和钢筋混凝土超静定杆系结构试验中进入非弹性状态后的结构内力难以准确测定的事实,本文提出了一种用于试验结构内力分析的简化方法--分段降刚度法.该方法根据试验中观测到的各杆件区段的受力状态,将各杆件依其刚度退化程度分为有限区段,并设定各区段刚度退化相对水准;再以试验中准确测得的关键变形量为校准点,经多次调试找到能给出该关键变形量的各杆件刚度降低系数;并认为用各杆件区段降低后的刚度经弹性分析求得的内力能反映试验结构的真实内力.经与一榀两跨单层大尺寸预应力框架考虑内力重分布的试验结果对比,初步证明本文所提方法有效.     

基于弹塑性增量分析法的均质矩形截面杆系结构失效模式识别研究

为了研究均质矩形截面杆系结构的失效模式,本文基于弹塑性增量分析法,采用二维平面单元建立有限元模型,并根据杆件横截面上各单元高斯积分点的应力是否达到屈服应力,计算截面内弹性区高度与横截面高度的比值,据此识别均质矩形截面杆系结构的失效模式。同时,给出可以判定截面进入塑性屈服状态时该比值的建议值。研究结果表明,与传统依据塑性极限状态时结构的等效应力云图观察结构中塑性区分布情况进而识别失效模式的方法相比,本文计算结果更精确,且为用弹塑性增量分析法识别均质矩形截面杆系结构的失效模式提供了定量依据。     

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.