单层球面网壳的优化设计

提出了单层球面网壳结构的一种优化设计方法，它是一种以网壳的总造价为目标函数，取网壳的网格数、矢高、杆件截面面积和节点体积作为优化设计变量，采取直接搜索法与准则法相符合的优化设计方法。基于用Fortran90软件编制的优化设计程序，对单层球面网壳结构进行了大量的计算，用回归分析得出网壳最优网格数、矢高、杆件截面面积和节点体积，同时使杆件面积规格化，以便直接用于实际工程。     

半刚性节点单层球面网壳抗震性能

为了研究由多根螺栓现场拼装而成的半刚性节点单层球面网壳的抗震性能及其抗震设计方法,利用节点的弯矩-转角曲线对凯威特型螺栓球节点单层球面网壳的抗震性能进行了较为系统的分析,包括其自振特性及杆件地震内力系数随矢跨比、跨度、屋面质量、杆件截面、地震波、节点弯曲刚度等参数的变化规律,通过大规模参数分析,给出半刚性节点单层球面网壳的地震内力系数取值,提出基于地震内力调整系数的半刚性节点单层球面网壳的实用抗震设计方法.     

杆件结构大变形问题的优化精确算法

目的研究解决弹性杆件结构在载荷作用下产生大变形时内力和变形量的精确计算问题．方法提出了以变形后平衡状态下杆件变形量与作用力的非线性函数关系构造目标函数，以最终平衡时坐标为设计变量，建立了确定杆件结构大变形问题的无约束直接优化算法．结果通过杆件结构大变形计算方法，采用Fortran PowerSta-tion编制杆件大变形问题计算的通用程序，进行杆件大变形问题实例分析，算例表明可获得较为合理的结果．结论通过建立杆件大变形问题计算新方法，为复杂结构系统大变形问题计算，提供一种可行的分析方法．     

高耸塔架结构节点损伤的指标分析与反分析两步诊断法

针对高耸钢塔架结构的损伤特点，建立了具有节点损伤的有限元模型，提出了一种指标分析与反分析两步诊断法：第一步，通过对节点残余力向量指标进行分析来确定结构可能损伤杆件的位置；第二步，把可能损伤的杆件的损伤因子作为设计变量，以损伤前后的杆端应变模态差向量的2范数作为目标函数，应用改进的混合遗传算法进行反分析运算，最终得到具体的损伤节点位置处的损伤程度．通过对一平面塔架结构的数值仿真分析表明，在理论上该方法是可行的．     

强震作用下球面网壳动力强度破坏研究

为全面认识壳结构塑性发展全过程,以单层K8型球面网壳结构为例,采用ANSYS程序专有的Pipe20单元,对网壳结构的塑性内力重分布、网壳杆件进入塑性比率、杆件截面进入塑性程度、构件塑性变形、结构塑性位移、结构关键节点位移等随地震加速度幅值的全过程响应进行了全面分析．获得了对球面网壳结构有关塑性发展和动力强度破坏行为的认识,较完整地建立了网壳结构高烈度强震分析的实用方法．     

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．     

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。     

天线结构的几何优化设计

本文讨论了天线结构的几何优化设计,以结构重量为目标函数,杆件横截面积和节点坐标为设计变量,截面限制、节点坐标限制、节点位移作为约束,其中也反映了精度的要求。结构分析采用刚度法,优化采用具有移动极限的序列线性规划法。最后列举了八米口径天线结构的优化数值结果。     

基于MATLAB的空间桁架梁的内力分析计算

针对空间桁架梁杆件多、载荷工况复杂、计算量大、内力图多等特点,运用节点法总结并归纳出桁架梁的各个杆件的内力计算递推公式,并用MATLAB软件进行了仿真计算。该方法是根据推导出的计算公式,运用数学变换来建立空间桁架梁数学模型,确定变量之间的函数关系,分步编制弦杆和腹杆的内力计算程序仿真输出数据和图形。通过仿真得到桁架梁的各杆件在不同的载荷组合工况下的受力情况,找出在最不利工况下的受力杆件,为结构的轻量化研究提供理论基础。     

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。     

施工阶段内力与变位叠加法及其应用

把使用阶段的结构作为受力计算对象是目前空间结构设计的常规做法,结果使得结构的最终内力、变位等与施工方法及其施工过程无关,这不符合工程实际,而传统的有限元法并没有提供能解决该问题的相应公式,提出的施工阶段内力与变位叠加法,对传统有限元法作了改进,使计算结果符合空问结构施工的实际工况,同时该计算方法还能全过程跟踪分析结构在施工各阶段以及施工完毕时的内力、节点变位和支座反力,以一座采用移动支架法施工的柱面网壳为例,用该方法计算并通过数据比较说明了常规设计方法误差存在的程度和原因,指出了空间结构设计考虑施工方法及其过程的重要性。     

预应力索-桁架结构拓扑优化设计

对包括索力值、构件截面尺寸和结构拓扑的预应力索-桁架结构优化设计进行研究.以应力为约束条件,建立以结构质量为目标函数的数学模型.在求解方法上,首先建立求解索力值和构件截面尺寸的线性规划模型;证明了在每个迭代步中,该模型的最优解至少使得1个构件截面尺寸为零,并通过删除零力杆实现结构的拓扑优化设计.算例结果与相应体系理论相吻合,表明本文所提出的方法有效,可为预应力索-桁架结构提供合理的布局.     

空间飞行器杆系结构金属接头的有限元分析

讨论了复合材料杆系结构中金属接头几何造型特点,以图形软件为基础,从数据库中提取相贯曲线及其参数,最终形成金属接头的有限元模型。根据其所受载荷特点,进行了有限元分析,解决了某空间飞行器支架结构复合材料杆系金属接头的强度和变形的计算问题。实践证明,该建模方法简捷、准确,用户只需要修改若干基本参数,便可以直接生成的金属接头结构的有限无模型,为金属接头的优化设计奠定了基础。     

机器人多指手的优化抓取力计算

由于机器人灵巧手与物体接触所产生的摩擦力约束为非线性约束,导致实时计算手指抓取力受到了极大的限制。提出了一种计算多指手优化抓取力的通用方法,其关键是利用拉格朗日乘子法,通过自动调节各手指法向接触力的权值系数来获得满足非线性摩擦锥约束的初始抓取力,并结合梯度流的方法对初始抓取力进行优化。对于任意的干扰外力,在满足抓取稳定性的情况下,可快速地计算出各手指的优化抓取力。仿真结果证明了该方法的有效性。     

路口交通的模糊控制研究

城市干道通常承担着城市主要的交通流量，解决好城市干道的协调控制问题，就能大大缓解城市的交通拥挤。此文采用模糊控制技术，研制出同传统控制方式相比效果更好的单路口模糊控制系统，并依此设计了一个模糊控制器，通过计算机仿真分析证明了所用方法优于常规的定时控制方法。     

解决运动学和动力学性能优化的对耦空间法

绝大多数冗余自由度机器人的动力学优化算法都没能合理地处理诸如避障碍物、避奇异位形和关节运动极限等运动学优化问题。本文提出了在机器人雅可比矩阵对耦空间上处理此问题的新思路。基于此思路所提出的优化算法把机器人的运动学优化限制在雅可比矩阵张成的空间进行，而一些动力学性能指标如对关节力矩的优化可在雅可比矩阵的零空间上进行，计算机仿真表明，本文提出的算法，在用于处理运动学和动力学性能的同时优化方面非常有效。     

预应力混凝土结构承载能力极限状态设计统一公式

提出了预应力筋的两阶段工作原理。并以此为基础,首先建立了无侧限结构ＰＣ受弯构件正截面承载力计算公式;然后指出了现行方法用于有侧限结构ＰＣ受弯构件设计的缺陷,并建立了与无侧限结构相协调的有侧限结构ＰＣ受弯构件正截面承载力计算公式;最后给出了ＰＣ受弯构件斜截面承载力计算公式。从而使承载力计算公式能较好地反映预应力本质,回避了人们普遍感到棘手的预应力引起的次内力的问题,简化了设计,不但实现了ＰＣ静定结构     

平面索牵引机构工作空间解析求解与验证

为求解平面索牵引多体机构的力旋量封闭工作空间边界,提出矩阵零空间的方法。该方法通过对力的雅克比矩阵分析,推导出保证索力的非负条件,并根据此条件求解出力旋量封闭工作空间边界,找到力旋量可行工作空间。使用蒙特卡罗方法优化电机的位置和杆上牵索点的位置,使得力旋量可行工作空间最大,并保证机构的运行轨迹在力旋量可行工作空间的范围内。对平面串联两杆机构的一种构型进行参数优化求解和实验验证,结果表明参数优化后的构型可以保证预期轨迹在力旋量可行工作空间内,解析法可以准确地推导出力旋量封闭工作空间的边界。     

带包络约束的优化滤波器设计方法

对信道均衡、雷达或声纳脉冲压缩等应用领域中要求满足波形条件且使输出噪声增益最小化的滤波器设计问题进行了研究。用波形包络约束表达式和极值条件可以准确地描述滤波器的性能要求,从而将该设计问题转化为半无限二次凸规划问题进行分析。利用Lagrangian对偶理论和Carathéodory维度理论把半无限二次凸规划问题转化成等价的易于求解的有限维对偶优化问题,并给出了求解有限维对偶优化问题的迭代算法,设计实例表明了此方法的有效性。     

自行车骑行过程中脚踏力的分析

本文提出了把在骑行过程中的脚踏力分解为直接由纯关节力矩而产生的肌肉分量和由重量与惯性力的作用产生的非肌肉分量的分析方法．在平面关节运动和关节力矩给定条件下，利用Ｎｅｗｔｏｎ－Ｅｕｌｅｒ系统中的动力学方程求解两个分量．通过在３个不同转速下承受普通载荷的自行车脚踏力的分析为例来说明脚踏力的分解方法．主要的结果是：非肌肉力分量的大小随转速增加而增加，肌肉力分量的大小基本保持相对恒定．