基于三维拓扑格网结构的GIS地层模型研究

三维地理信息系统在岩土工程领域推广应用时存在着数据模型以及     

基于松弛变量的不等式约束三维电阻率并行反演方法研究

 三维电阻率反演存在多解性问题,且求解耗时较长,制约着电阻率法探测的实际应用。针对该问题,提出在反演方程中施加不等式约束、设计并行算法的解决思路。在传统的常规光滑约束反演基础上,引入松弛变量,将携带有地下介质电阻率变化范围上下限值信息的不等式约束施加到反演方程。利用原始对偶内点法原理,构造新的目标函数,可将模型电阻率值限定在不等式约束范围内并直接在约束规定的可行域内进行寻优,从理论上可压制反演的多解性。同时,设计偏导数矩阵求解并行算法和Cholesky分解并行算法,可使反演速度提高50%以上。综上形成了基于松弛变量的不等式约束三维电阻率并行反演方法,并开展相应的数值反演试验与工程应用验证。结果表明上述反演方法充分利用不等式约束的先验信息,在去除反演成像的假异常、压制反演的多解性、改善反演准确性和计算效率等方面有明显效果。     

三应力不变量模型预测变形带角

RR二应力不变量模型研究岩石局部化变形带角,得到的预测值与实验中测得的变形带角随平均应力增加而增加的趋势以及随着最小压应力增加而减小的趋势都一致,但是得到的预测值比实测数据略小。在RR二应力不变量模型基础上,通过增加洛德角作为第三应力不变量,选用更加复杂的屈服条件,得到的三应力不变量模型,结合岩石真三轴实验,得到的预测值和实验数据关联度更高。     

小城镇供水管网模型拓扑结构的简化研究

以珠江三角洲A镇的供水管网为例,利用管网微观水力模型软件,逐级简化管网的拓扑结构,并对各级别简化模型的模拟精度进行对比.结果表明,DN100管网模型的模拟精度最高,但需要具备大量的基础数据;DN500管网简化模型也能达到较高的模拟精度,能满足管网规划、管网改扩建等管网建模的基本功能需求;DN800管网简化模型的模拟精度则大大降低,不能满足管网建模的基本要求.     

基于一种应力不变量组合的岩石强度准则

针对深部高地应力条件下岩石的破坏机制,建立起一个基于一种应力不变量组合的岩石非线性强度准则。这个应力不变量组合将任意应力状态分解成三个部分:一部分表示最大剪切状态,另一部分代表静水压力状态,最后一部分补充中间主应力的影响。它能解释粘性和塑性介质不可回复变形模型中能量耗散(弥散)的物理机理。该强度准则考虑岩石的拉伸破坏,可同时描述岩体的剪胀或剪缩破坏,其破坏面可以是闭合的也可以是张开的,其子午线能反映高应力状态下的岩石非线性。与两种典型应力状态的试验数据进行了比较,符合较好。     

一种抗震结构拓扑渐近优化设计方法

提出一种抗震结构拓扑渐近优化设计方法.采用显式动力分析方法计算结构单元在整个地震过程中发生的总等效残余应变,基于在地震过程中单元发生的总等效残余应变越大意味着该单元消耗的地震能越多,则该单元在整个结构地震的过程中所起的作用就越大这一原理,通过单元的总等效残余应变阈值将结构单元定义为高效单元和低效单元,在拓扑优化过程中逐渐删除设计域中的低效单元,逐步使抗震结构趋于优化.当总的删除率大于等于给定删除率时抗震结构收敛于最优拓扑,实现了抗震结构的拓扑优化设计.算例表明文中提出的抗震结构拓扑渐近优化设计方法获得的抗震结构最优拓扑符合工程结构的特点,在结构的初始设计阶段可为结构工程师提供一种结构概念设计和结构选型方法.     

随机地震作用下三维桁架结构拓扑优化

建立了以结构体积最小为目标、指定节点响应方差为约束的优化模型,采用时域显式法分析了随机地震作用下结构响应及其灵敏度,并结合全局收敛的移动渐进线法(GCMMA)求解了结构拓扑优化问题,最后通过三维桁架结构数值算例验证了该拓扑优化的可行性。     

基于霍尔三维结构的别墅室内设计系统模型研究

别墅作为人类提升生活品质的高端住宅空间,其室内设计系统具有流程多、范围广以及细节多等特点.本文借鉴霍尔三维结构的思想提出别墅室内设计系统模型并结合模型对时间维、逻辑维与知识维进行初步分析,旨在为别墅室内设计提供理论层面上的引导,最终达到提高设计师工作质量和工作效率的目的.     

基于连续体结构拓扑优化的树状结构拓扑创构

针对概念设计阶段树状结构拓扑创构问题,提出了连续体结构拓扑优化方法。应用连续体结构拓扑优化法,建立体积约束下结构总应变能极小化（即结构总体刚度极大化）的拓扑优化模型,依据单约束优化问题的鞍点条件建立了优化迭代格式。研究了体积比、屋面结构刚度、屋面结构几何形式、设计空间高度等对树状结构拓扑形态的影响,并给出了具体应用算例。结果表明：随着材料用量的增加,树状结构拓扑随之复杂;随着屋面刚度的增加,树状结构分枝趋向于减少;不同的屋面结构几何形式会导致不同的树状结构拓扑形态;满足一定高度后,树状结构分枝形态不会受高度影响,仅是增加主树杆高度。     

基于方案矩阵编制策略的张拉整体结构拓扑形态研究

为解决指定节点坐标下张拉整体结构拓扑形态问题,提出一种将关联矩阵编码后组成方案矩阵的拓扑找形方法.基于张拉整体结构形态分析理论,以各节点连接构件的数量为约束指标,通过合理地选取构成方案矩阵中的若干元素以确定各单元所在的空间位置,由此构建0,-1整数变量与结构体系几何稳定之间的关系,结合稳定性判定条件以实现张拉整体结构的...     

基于FPFH特征的三维点云配准方法研究

随着三维激光扫描技术的发展,利用点云数据的三维重建技术在逆向工程、虚拟现实等领域有着广泛应用。在实际扫描测量中,由于环境条件不好或者目标物体被遮挡,为了获得被测物体完整的表面信息,通常需要在多视角下采集数据,点云配准将不同视角下的点云坐标变换到统一的坐标系,便于后续应用。目前点云配准有很多算法,本文主要研究基于FPFH特征描述子对点云进行粗配准,然后使用ICP算法配准,实现三维点云的精确配准。实验结果表明,本文使用的配准方法具有可行性与有效性,为点云配准提供了一种借鉴方法。     

Bioinspired architectural design based on structural topology optimization

This paper aims to present a new approach for using structural topology optimization to evaluate and generate bioinspired architectural design. To investigate these possibilities, we present several experiments in two and three-dimensional domains under a variety of load and support conditions that are inspired by nature. These experiments are based on structural topology optimization techniques, which have shown to be viable for fostering innovative ideas to solve complex building stability problems. Moreover, these techniques enable fruitful collaborations between architects and engineers in the early stages of the design process. We compare the optimal solutions with different species of plants and animals and evaluate their potential use as a structural system through visual and quantitative analyses. Results reinforce the efficacy of using topology optimization in the development of bioinspired structures and, as such, its future use in creative design contexts.     

基于仿生子结构的十字交叉节点拓扑优化研究

针对十字交叉节点自重大且传统拓扑优化效果不佳的问题,应用仿生学原理提出一种仿生子结构划分方法,并进行了深入的拓扑优化及3D打印制造研究。首先通过SolidWorks软件建立十字交叉节点原始模型,并以蜂巢为仿生对象进行拓扑优化子结构划分,然后应用HyperWorks有限元软件进行给定荷载条件下的拓扑优化分析,优化目标设置为最大化刚度,约束条件设置为体积约束,其中仿生蜂巢子结构体积约束与其他次要子结构体积约束分别设置为0.8及0.2;最后通过OSSmooth模块进行FEA reanalysis处理,提取拓扑优化结果进行分析,并将拓扑节点有限元模型转化为STL文件,通过3D打印制造出拓扑节点的缩尺模型。研究结果表明：利用仿生子结构拓扑优化方法可仅使用2个子结构便快速得到最佳拓扑构型,其拓扑节点相较于原始节点最大位移降低了7.73%,最大等效应力降低了27.06%,质量降低了34.45%,应用此方法显著提升了结构优化效率和优化效果,将拓扑结果应用3D打印技术进行制造,解决了复杂形体采用传统工艺难以制造的问题。     

基于ANSYS的渐进结构拓扑优化方法比较

以大型有限元通用软件ANSYS作为平台进行二次开发,探索基于渐进结构优化方法的结构拓扑优化途径.通过直接删除单元和运用单元生死技术,发展了两种实现结构拓扑优化的途径,并与ANSYS自带的结构拓扑优化功能进行比较研究.结果表明,直接删除法和单元生死法均可用于工程实际,运用单元生死技术进行基于ESO的结构拓扑优化有更大的灵活性和实用性.     

基于SVM的遥感影像空间特征提取和分类研究

提出了基于支撑向量机（SVM）的遥感影像空间特征提取的新方法,并以融合后的SPOT多源影像上空间特征信息的提取、分类为应用实例,通过试验分析,得出SVM方法不但能够获得比较高的分类精度,而且在分类器训练时间和分类时间上都有很好的应用前景。     

几种磁测残余应力方法及特点对比

对几种磁测残余应力的方法和特点进行了归纳对比,它们是磁巴克豪森效应应力检测方法,利用逆磁致伸缩效应测量应力,利用铁磁类材料的磁记忆检测应力分布,应力致磁各向异性法SMA(Stress-induced Magnetic Anisotropy)和磁致伸缩法(Magnetostriction).从目前研究现状而言,利用Barkhausen效应实施铁磁类结构构件应力检测技术相对来说最为成熟和广泛,但它有自身的缺陷,故本文又介绍了1台新的磁力仪MAPS(Magnetic Anisotropy and Permeability System),并对MAPS及其他的磁力仪作了比较.     

Direct limit analysis based topology optimization of foundations

Topology optimization of foundation structures is conducted using a direct limit analysis based optimization approach. Originally developed for plastic topology design of 2D superstructures and industrial structures, which are traditionally designed based on elasticity, the direct limit analysis based design method demonstrated strong intrinsic properties that make of it a promising alternative for topology design. Unlike existing methods the one proposed here is fundamentally conceived and developed in the framework of direct plastic limit analysis which is the natural and usual known framework for the analysis and design of geotechnical structures. The method is extended to handle foundation design by providing for the simultaneous presence of two materials: the soil and the reinforcement, governed by Coulomb failure law. Two types of designs are considered, namely, continuous and discrete. The first allows a range of graded densities of reinforcement that may in practice represent the types of mixtures used in soil improvement, such as cementation. In the discrete design the reinforcement consists exclusively of solid structural elements. A series of two dimensional example problems demonstrate the capabilities of the method to generate rational classical designs or uncommon but intuitively sound foundation configurations that could inspire designers to develop novel solutions.     

点式玻璃幕墙的特点与施工技术

点式玻璃幕墙具有钢结构的稳固性、玻璃的轻盈性以及机械的精密性等特点,主要金属构件采用车钻、冲压机床的精密加工,施工技术性强,现场安装精度高,质量好。介绍点式玻璃幕墙的施工技术。