基于动力响应的结构动力修改方法

当结构受外激力作用其动力响应超过规范要求时,用傅立叶变换分析结构动力响应,建立了领域振动方程和灵敏度分析方程,确定合适的修改参数,由超过规范要求的动力响应部分识别结构设计参数改变量,使得修改后的结构动力响应能够满足规范要求。     

离散振动信号解析模式分解理论与算法研究

解析模式分解(AMD)是最近被提出的一种基于希尔伯特变换的高效和精确的信号滤波方法。利用给定的截断频率,解析模式分解能方便地将信号的慢变成分与快变成分分离开来。通过推导AMD对简谐波形的处理结果,给出了一种证明解析模式分解理论的新方法。对离散采样的工程振动信号,研究发现解析模式分解对离散信号进行计算时结果包含较大误差。通过分析离散信号解析模式分解算法的频响特性,揭示了计算产生误差的原因。进而提出了两种消除分解误差的方法:两步分解法或提高采样频率,理论分析及算例表明这两种方法都可有效消除分解误差。最后给出了不同情况下选择合适的误差消除方法的建议。     

不确定结构动力响应的区间逐步离散法

对线性结构中的不确定性参数用区间表示,提出用区间逐步离散法求解结构动力响应。即将不确定性参数取区间离散点的值,将区间动力方程的求解转化为相应确定性问题,再搜索方程解中的最大和最小值来确定结构动力响应的边界。用算例对此法进行了验证。     

基于广义遗传算法的结构动力响应优化

为提高广义遗传算法的收敛效率,提出了防止遗传算法发生早熟收敛的异种机制,给出了一个判断种群近亲繁殖程度的判别式和两种选择异种的方法,并结合种群隔离机制、算术杂交、自适应随机变异等数值方法设计了新的广义遗传算法。将该算法应用于结构动力响应的支撑位置优化问题。数值算例表明:异种机制能够明显提高遗传算法的收敛效率,并有效防止早熟收敛;带有异种机制的新广义遗传算法能够解决具有抗弯刚度的结构动力响应支撑位置优化问题,对于求解复杂的结构动力响应支撑位置优化具有较强的适用性。     

非线性不确定结构动力响应的区间逐步离散法

对非线性结构中的不确定性参数用区间表示,提出用区间逐步离散法求解结构动力响应.即将不确定性参数取区间离散点的值,将区间动力方程的求解转化为相应确定性问题,再搜索方程解中的最大和最小值来确定结构动力响应的边界.用算例对此法进行了验证.     

扩展卡尔曼滤波算法初值选取方法

以浮标为发射接收平台,研究了观测量为距离的多基地浮标目标运动分析问题,采用了扩展卡尔曼滤波算法对该问题进行求解。首先采用几何定位方法求取目标的位置,并将其作为扩展卡尔曼滤波算法中目标的初始位置进行迭代计算。从试验数据处理结果可知,此种方法可以加快算法的收敛速度,具有很好的工程应用价值。     

动力响应约束下的桁架结构拓扑优化

采用自适应遗传算法求解了以脉冲激励下的动力响应作为约束条件、以结构重量最小化为目标函数的桁架结构拓扑优化问题。其中遗传算子分别采用轮盘赌选择算子以及自适应的交叉和变异算子。定义了一些启发式准则来引导优化过程中杆件和节点的删除，另外引入了刚度矩阵的奇异性判断以防止桁架在杆件删除过程中变为机构。算例表明，用此方法可以得到桁架结构在脉冲激励下的最优拓扑形式，且能在满足动力响应约束要求的前提下极大地减轻结构重量，达到优化的目的。     

阶跃激励下网架结构的动力响应扩展及其误差分析

为了增加单次动力测试的可用测试信息,提出一种考虑阶跃激励作用的网架结构动力响应扩展方法。由阶跃激励引起的结构自由振动响应在任意时刻均可近似表达为少数贡献模态的线性组合。在此基础上,构造一种优选测点位置的迭代策略,以无偏估计各个时刻的贡献模态组合系数(即广义坐标),从而实现动力响应由少数测点向全自由度空间的扩展。解释了动力响应扩展的误差机理,并提出一种相关系数指标来筛选高精度非测点。以某560杆的网架结构为例进行数值分析。结果表明,该方法能方便地实现网架结构的动力响应扩展,并筛选出较多数量的高精度非测点,有利于提高网架结构动力测试的效率。     

结构地震响应控制的优化方法

针对大跨空间结构地震响应主动控制,以超磁致伸缩材料为核心元件设计了一种可以应用于大跨空间结构振动主动控制中的超磁致伸缩作动器,制作出了作动器的原型并对其进行了输出性能测试。使用遗传算法对大跨空间结构主动控制作动器的布置位置进行了优化设计,最后进行了优化效果的数值模拟分析。以此验证了超磁致伸缩作动器具有良好的作动效应,利用遗传算法在大大提高结构主动控制优化设计效率时,可以保证实现对结构的整体优化以及作动器能高效、经济地实现对结构进行主动控制的目的。     

结构有限元离散化模型的响应相关检验方法

应用时间序列分析理论,在时域内建立了有限元计算响应与试验响应的相关分析数学模型。通过悬臂梁试验和底部固定半开口圆桶试验的实际相关分析,验证了该响应相关分析理论的正确性和实用性,从而为有限元离散化模型的应用可靠性判断及模型修正提供了一种简单适用的方法。     

基于改进渐进结构优化方法的结构动力优化研究

在对渐进结构优化方法基本理论分析基础上,根据结构动力学的拓扑优化特点,结合尺寸优化理论,提出了一种新的删除准则。探索了一种改进型渐进结构优化方法,并叙述基本的优化步骤。最后,融入了质量、应力、位移以及频率等动力学约束条件参数,运用该方法进行谐激励力作用下的板结构动力响应拓扑优化。算例表明,改进渐进结构优化方法对结构动力学拓扑优化问题具有一定的适用性,拓展了基本渐进结构优化方法的应用范围。     

工程结构混合离散变量优化的模拟退火方法

本文针对工程结构优化设计中普遍存在的混合离散变量的现象，探索了应用模拟退火算法直接获得最优解的方法，从而不再对离散变量作“规格化”后处理。文中根据混合离散变量的特点，提出了几种邻域状态的产生函数和迭代方案，给出了适宜的模拟退火过程的冷却进度表。算例表明该方法能有效地解决工程结构混合离散变量的优化问题。     

变速移动荷载下轨道结构动力响应解析解研究

为了研究列车进出站对周围环境的振动影响,推导了轨道结构在变速移动荷载作用下动力响应的解析解形式。首先以Duhamel积分为基础,应用动力互等定理,得到了变速移动荷载作用下,半无限弹性空间体上任意点动力响应的一般表达式;然后在该式的基础上,针对轨道结构的周期性特点,将荷载沿钢轨的移动问题转化为拾振点以轨枕间距为周期向反方...     

区间参数结构动力优化的改进方法

针对区间参数结构,提出一种改进的动力响应的区间优化方法。由于区间优化问题一般要比确定性优化问题的求解复杂得多,因此,通过优化结构动力响应区间值的上界,将区间优化问题转化为近似的确定性优化问题。为了得到结构动力响应更加准确的区间值,把结构动力响应Taylor展开式中的一阶导数也看成区间的,这样得到的区间值能近似包含精确值。在区间优化方法中,设计变量的中值和半径都被选为优化变量,可以得到比传统确定性优化方法更多的优化信息。把该方法应用于典型刚架结构,优化结果表明,区间优化方法不仅能得到与传统优化方法大致相当的设计变量最优值,还能得到实际问题中当设计变量取不到最优值而有微小变化时,目标函数值的一个变化范围。     

受演变随机激励结构响应的扩展精细积分方法

摘要：对于受演变随机激励的线性多自由度体系,给出了计算其非平稳响应的扩展精细积分方法。首先采用虚拟激励法,将随机荷载转化成确定性荷载,然后采用Duhamel积分的精细计算方法,构造出统一形式的精确、高效递推格式。本文方法避免了矩阵的求逆运算,不依赖于系统矩阵或其动力矩阵的性态,提高了数值稳定性和应用范围。本文方法具有与混合型时程精细积分方法同样高的数值精度,而效率上要高于增维精细积分方法。算例验证了本文算法的优越性。     

结构动力响应的可视化分析

采用状态空间迭代法来计算动力响应量，对空间域采用非线性有限元法分析计算，对时间域采用状态空间迭代法计算。同时编制了用于非线性分析的计算机仿真程序。可完成工程结构动力响应的可视化分析。     

相似结构动力响应的外推方法及精度特性

提出了大位移、大转动、大变形、弹塑性相似结构动力响应显式有限元分析结果的外推方法并分析了其精度特性。以 Ｂｕｃｋｉｎｇｈａｍ Ｐｉ定理为基础,运用量纲矩阵法,导出了动态大位移大转角弹塑性相似结构的相似关系。根据有限元法分块近似的基本思想及显式有限元法的积分格式,分析了外推法的精度特性。算例表明,本文方法切实可行。     

基于经验模态分解和模型缩聚的动力响应重构方法研究

大型工程结构自由度数量巨大,采用现有基于全局有限元模型的时域方法重构此类结构动力响应效率低、计算难度大,因此,提出一种结合经验模态分解和模型缩聚的动力响应重构方法.基于模态综合法,将有限元全模型适当划分为多个子结构,通过坐标转换,得到自由度数目更少的超单元模型,结合带有间歇准则的经验模态分解法进行重构.由于该方法无需考...     

地下箱形结构在爆炸地震波作用下动力响应的解析分析

基于平面弹性波动理论,建立了爆炸地震波作用下地下箱形结构动力反应的衍射模型,并与一维集中参数模型、一维弹塑性波动理论模型以及洛阳土中试验结果进行对比,验证了模型的正确性。研究了入射波角度、衬砌宽高比、围岩介质和爆炸距离的波动特性,结果表明：随着入射角度的增加,衬砌不同部位呈现明显的非一致分布特性,左侧墙位移大于顶板和底板;随着宽高比的增加,衬砌位移峰值增大,顶板和侧墙轴力减小;当阻抗比大于0.17时,围岩特性对衬砌动力的影响更加明显;衬砌各位置的应力幅值随爆炸距离增加而减小,距离越大,影响越弱。     

离散变量结构优化的拟满应力设计方法

本文以满应力设计思想为基础,提出了适用于离散变量结构优化设计计算的拟满应力设计方法。该方法能直接计算具有应力约束和截面尺寸约柬的离散变量结构优化设计问题,也能处理同时具有稳定性约束和位移约束的多工况、多约束、多变量的离散变量结构优化设计问题。算例结果表明,拟满应力设计方法对于离散变量结构优化计算是非常有效的。