杂交型椭球面网壳参数化设计及受力性能分析

杂交型椭球面网壳克服传统单一型椭球面和球面网壳随跨度S和环向区域份数K_n增加,结构顶点杆件数量增多而带来的杆件种类和尺度变化大等缺点,从而提高了结构的合理性,改善了结构的受力性能。文章根据杂交型椭球面网壳特点,采用APDL(Ansys Parametric Design Language)语言,研制了杂交型椭球面网壳参数化设计宏程序;以凯威特—肋环杂交椭球面网壳为例,应用ANSYS软件对其进行了受力性能分析。结果表明:同等工况下,凯威特—肋环杂交椭球面网壳顶点附近应力和位移均较小、且分布均匀,避免了单一网壳类型顶点附近应力集中现象,其受力性能优于单一类型凯威特、肋环型椭球面网壳;凯威特—肋环杂交椭球面网壳结构受力(2.35 N/m~2)后的最大位移和最不利应力随跨度的增加而逐渐增大,当跨度S_1≥110 m,K_n=6或K_n=8时最不利应力超过许用应力,工程中建议跨度上限为90~100 m。     

空间网壳结构的形状优化

采用二级优化算法对空间网壳进行形状优化分析,建立了以结构自重小为目标函数的空间网形状优化的数学模型。详细分析了二级优化算法的实施步骤,以及一种有效的离散变量优化方法－相对差商法。     

折板网壳结构参数化设计及受力特点分析

据折板网壳结构特点,采用ANSYS有限元软件自带参数化设计语言APDL(ANSYS Parametric Design Language),研制了两类单层折板网壳结构参数化设计宏程序;实现了给定跨度S、中矢高F、边矢高Fb、环向对称区域份数Kn、径向节点圈数Nx等参数下,两类单层折板网壳的参数化设计;并应用ANSYS软件对两类单层折板网壳结构的受力特点进行了分析;为折板网壳结构的设计与应用,提供了有益的参考.建模实例表明,该参数化设计方法和设计程序简单、高效、实用,为采用ANSYS软件进行不同类型、不同几何参数下折板网壳结构受力分析和结构优化设计方案比较提供了极大方便.     

杂交椭球抛物面网壳参数化设计及受力性能比对分析

以常州体育馆凯威特-联方型椭球抛物面网壳为例,应用APDL(Ansys Parametric Design Language)参数化设计语言,研制了两类6种杂交椭球抛物面网壳参数化设计宏程序;应用ANSYS软件对6种类型网壳进行了受力性能比对分析。结果表明:同等工况下,凯威特-联方型椭球抛物面网壳结构形式和受力性能最合理,实际工程中可优先选用;第一类以凯威特型为顶部结构的杂交椭球抛物面网壳矢跨比f/S取1/4~1/3,第二类以凯威特型为底部结构的网壳矢跨比f/S取1/3~1/2受力性能最优。     

谷线式叉筒网壳参数化设计及受力性能分析

谷线式叉筒网壳曲面造型流畅,内部空间美观,克服了传统柱面网壳建筑外形单一的缺点。文章根据其结构特点,应用APDL(Ansys Parametric Design Language)参数化设计语言,研制了5种基本形式的单层谷线式叉筒网壳参数化设计宏程序,实现了给定结构跨度、矢高、谷线数及径向节点圈数等参数下,5种结构形式的参数化设计;并应用Ansys软件对其进行了95种工况的受力性能比对分析。结果表明:同等工况下,5种形式结构中,三向网格型结构形式和受力性能最为合理,故实际工程设计时应优先选用;而联方型结构最大位移和最不利应力始终为5种结构中最不理想的,结构最不利应力易超过结构许用应力值;单层谷线式叉筒网壳适用于中小跨度S≤65 m、低矢高fd的建筑结构。     

纸盒结构参数化设计

介绍了纸盒结构参数化设计的方法。以及尺寸标注中基准的合理选择，对提高纸盒软件的质量，效率具有重要的意义。     

传统建筑风格与现代网壳结构的融合——四坡与双坡坡屋顶折板网壳参数化设计与受力分析

从建筑学角度将传统建筑坡屋顶与现代折板网壳结构相融合,采用ANSYS软件自带APDL语言,提出并研发了两类(六种)坡屋顶折板网壳结构参数化建模方法与结构设计宏程序;用户只需依据建筑风格和特点要求输入坡屋顶折板网壳相关几何参数:东西跨度L、南北跨度W、高度H、正脊长度S、正脊分割份数Kn、垂脊分割份数Nx、翘曲比例b,即可生成所需模型;并对这两类(六种)坡屋顶折板网壳结构进行了随几何参数变化的受力分析。结果表明:该设计程序可将坡屋顶传统建筑风格与现代折板网壳结构设计有效结合,方便地设计出具有传统建筑风格的坡屋顶折板网壳,该类折板网壳结构受力性能随南北跨度W、高度H、正脊长度S呈规律变化。     

K6角锥体系球面网壳参数化设计与受力特点分析

以K6型正、倒放三角锥体系球面网壳为研究对象,采用ANSYS软件自带参数化设计语言APDL,研制了参数化设计宏程序;实现了给定网壳跨度S、矢高F、环向对称区域份数Kn、径向节点圈数Nx等参数下,该类球面网壳的参数化建模与设计;并对其受力特点进行了分析,研究了这两类K6型球面网壳结构位移和应力分布变化规律.结果表明：（1）在跨度S、矢高F相同的情况下,可以通过增加径向节点圈数Nx的方法来提高整体结构的刚度和强度;（2） K6正放与倒放三角锥球面网壳相比,K6正放三角锥球面网壳的刚度较高,它是工程中优先选用的一种结构形式.     

大跨度双层扭网壳结构的优化分析

在构造双层扭网壳结构优化的最小造价目标函数后,以网壳结构的矢跨比、网格尺寸、网厚度为设计变量,采用0.618法与穷举法,编制了优化设计程序LSD,通过优化计算,得出结构在轻屋面体系时,跨度在50～80 m的最优网格尺寸和厚度,并将计算结果归纳为经验公式.     

基于ANSYS的四种典型施威德勒型球面网壳参数化建模

网壳结构造型美观受力合理,应用范围广阔.其参数化建模程序的编制是网壳结构受力分析和优化设计的前提和基础.文章采用ANSYS软件参数化设计语言APDL,研究了四种典型施威德勒型球面网壳节点生成和杆件单元生成的连接方法,并编制了相应的宏程序.结果表明:(1)用户仅需输入网壳跨度S、矢高F、环向对称区域份数kn、径向杆件圈数nx,即可方便地生成所需模型;(2)该方法和建模程序简单、高效、实用,为采用ANSYS软件进行不同类型、不同参数下网壳结构的快速生成提供了可能.     

Schwedler型单层网壳结构隔震分析

将Schwedler网壳结构的支座设置成隔震支座,分别采用弹簧支座和弹簧阻尼支座对结构进行了隔震控制。在有控和无控状态下,计算了Schwedler网壳结构的自振频率,初步分析了Schwedler网壳结构的隔震控制机理。在罕遇地震作用下,对网壳结构进行了时程分析,对网壳结构的最大水平位移、隔震支座的最大水平位移、最大支座反力和网壳结构的杆件轴力进行了数值计算。研究结果表明：两种隔震装置均有效地控制了Schwedler网壳结构的支座反力和杆件轴力,弹簧阻尼支座还明显地减少了隔震支座的水平位移和隔震结构的水平位移。隔震方法对于大跨网壳结构的减振是有效的。     

肋环型球面空腹网壳结构的自振特性及参数分析

空腹网壳结构是由平板型空腹网架演化来的新型曲面空间网格结构,形式多样,具有良好的受力性能,且造型简洁美观,适应跨度更大.运用ANSYS有限元分析软件对肋环型球面空腹网壳结构进行了动力特性的研究,讨论了矢跨比、网壳厚度、腹杆截面尺寸、支座约束等参数对其自振特性的影响,得出了可用于工程实践的结论,对其抗震、抗风性能分析研究以及工程应用有参考价值.     

球面网壳的优化

本文研究了短程线型球面网壳的优化问题。文中采用了矩阵位移法进行内力分析,并用迭代法按离散截面进行杆件设计。另外,用模式搜索法对这种球壳的高度及网格两个变量进行优化,得出了这种网壳在不同跨度时的最优网格与高度。还讨论了荷载的影响。     

环保型礼花弹壳承载能力的有限元分析及结构参数设计

利用有限元分析方法对环保型礼花弹壳的承载能力与其直径、厚度的关系进行研究,首次导出了表述它们之间关系的理论公式,为礼花弹壳产品的参数设计提供了理论依据。     

化工设备常用结构的参数化设计

应用菜单和对话框技术进行了参数输入的程序设计 ,并用 Auto L ISP语言实现了绘图环境初始化设计和化工设备常用结构的参数化设计 ,比如封头、筒体、压力容器设备法兰及钢制管法兰、支座、补强圈以及焊接接点的参数化设计。程序的使用大大提高了设计效率 ,保证了设计质量     

基于电场结构参数化建模的纺丝机结构优化

针对静电纺丝过程中接收端电场强度较弱等问题,利用有限元分析软件ANSYS对自行设计的新型高压静电纺丝装置工作静电场进行了参数化建模与仿真分析.并利用针对板式和板对板式结构的各自优势,设计了镂空板式结构电极,使最大场强值得以提升.提出了采用附加电场方式优化电场分布形式的方法,场强值下降速度平缓很多,保证了纺丝过程的稳定性.通过对电场主要结构参数的参数化建模完成了工作电场的优化,得到了满足静电纺丝需求和外加电压载荷最小的设计序列.结果表明：电压载荷降低了约10.54%,纤维的取向和排列分布均有很大改善,为下一步研发工艺参数可控的静电纺丝装置和指导试验奠定了理论基础.     

双曲和单曲扁型肋壳或网壳的设计计算

本文主要介绍扁圆弧型双曲和单曲的肋型壳体结构的设计计算方法,由于形状扁平,弧面坐标近似于平面坐标;变形和内力的某些高阶微量在物理方程的确定中就可忽略不计,从而导出简化后的物理力学方程,本文还提出了方程的求解方法,由于目前计算机应用广泛,本文提出的方法是十分实用可靠的,求解也是比较迅速的。     

基于Tabu算法的双层圆柱面网壳结构的优化

将Tabu搜索方法用于双层圆柱面网壳结构优化，以网壳造价最低为目标，对网格尺寸、网壳厚度、矢跨比等网壳结构参数进行了优化计算，算法采用二进制和十进制两种编码方案，并与经典的遗传算法网壳结构优化进行了比较，结果表明：Tabu搜索方法具有更强的全局寻优能力，是一种很有应用前景的网壳结构优化方法．     

余热锅炉结构参数设计优化研究

能源的再回收与利用是目前节能和能源行业关注的焦点,余热锅炉是余热回收过程中最重要的部件,相关参数的优化与分析己成为现阶段余热利用研究的重点,参数优化的结果可为余热锅炉工程设计提供参考。文章基于2500 t/h水泥窑窑尾烟气工况,针对水和其他5种有机工质进行余热锅炉参数设计优化,并利用Matlab编程进行数据计算,对不同工质相同参数与同种工质不同参数分别进行换热性能及压降分析,探究烟气迎面质量流速、管间距以及换热管长对余热锅炉换热面积、烟气和工质侧压降的影响规律。结果表明:6种工质按参数变化进行比较,其中水的换热面积最大;随着烟气质量流速和换热管长的增加,所需换热面积减小,而随着管间距增加,所需换热面积增加;在烟气侧压和工质侧压分别降低至50、1 k Pa的条件下,换热面积最小的工质为庚烷,其值为183.3 m2。