组合结构离散断面优化方法和程序系统DDDU-4

本文提出了适合杆膜体系结构的离散断面优化的连续一离散接力二次规划—线性规划交替的寻优方法。为了便于在复杂组合结构的DDDU优化程序系统上实现,采取了两节组合单元的处理,无量纲化设计变量连接方法用以减少变量个数同时克服了分节对变量连接造成的困难。实现该方法的DDDU程序系统新版本DDDU-4的算例表明了该方法的有效性。     

膜结构截面的离散变量优化方法

通过将截面离散变量映射为连续变量的途径,建立了力学模型,在连续变量截面优化最优解附近构造两节模型,并采用两节无限小单元的无穷组合的方法和变量无量纲化技术对膜结构截面离散变量进行了优化。建立了多工况下具有尺寸和应力、位移约束的优化模型。同时,在MSC.Patran和MSC.Nastran上进行了二次开发。数值算例结果表明该理论的高效性和二次开发的可行性。     

基于ANSYS二次开发的板片空间结构的参数化建模

板片空间结构是由轻质、高强的复合板材和薄壁金属骨架或完全由板通过特定方式组合而成的一种新型空间结构体系.为研究适用于设计的理论,需要进行大规模参数化分析,因此需要适用于此分析的可行的建模方法.分析板片空间结构构件的几何拓展规律,将球面坐标系和直角坐标系结合,运用APDL语言,编制相应的建模和分析模块程序,实现了板片空间结构的参数化建模,为对板片空间结构的大规模参数化分析提供工具.并分析了板片空间结构与网壳结构的异同,将两者的建模程序相组合,实现同一程序下的两种结构的自动建模.同时运用本文所提出的建模思路可以实现大部分空间网架结构的参数化建模.     

具有系统稳定约束的结构优化设计

本文以重量为目标函数、构件截面尺寸为变量,结合最严约束法,研究桁架结构多约束优化设计问题中系统稳定约束的临界力的敏度、可行性调整方法及最优性准则中的常系数取值问题。在计算机上编制了程序,计算了文献考题及工程实例。     

有限单元法解弹性理论问题的一般方法

本文将位移函数取如座标变量的任意次多项式形式,讨论了用三角形单元族来求解弹性理论平面问题与用四面体单元族来求解弹性理论空间问题的一般方法,获得了通解。在此基础上,我们又编制了通用计算程序,以解决实际计算问题.     

低渗透油藏水平井分段采油优化模型

针对低渗透油藏水平井的分段采油,考虑变盲筛比的分段完井方法,引入启动压力梯度,基于势的叠加、镜像反映原理和微元线汇思想,分别建立了低渗透封闭油藏和低渗透底水油藏的分段采油耦合模型。以水平井的产量作为目标函数,以生产水平井段的长度和中心点位置作为优化变量,分别建立了两种边界条件的低渗透油藏水平井分段采油优化模型。利用遗传算法,编制数值模拟软件,对水平井分段采油时分段方案进行了优化设计,分别给出了不同分段模式下的最优分段方案。     

超级有限元法在桁架组合结构分析中的应用

本文针对复杂杆系组合结构静动力问题讨论一种简捷有效的数值计算方法——超级有限元法,首先介绍其一般原理,继而针对一大类复杂桁架空间杆系组合结构准三维化处理(用一维变量加以表征),并将其离散成一系列单元,考虑弯曲、剪切、挤压、拉伸压缩、扭转等多种非经典变形效应,通过采用构件端部自由度向超级元自由度的转换而把复杂多构件问题的求解变为少量一维结点变量问题的求解,既达到了简化的目的,又保证了精度,而且可方便地与通常的有限元法结合使用。文中还给出了有关杆系组合结构分析的数值算例。     

斜井单螺杆抽油泵柱和扶正器间距的最优设计

在对斜井中单螺杆抽油杆柱进行受力分析的基础上建立了适合于斜、直井的一般力学模型 ,在四个约束条件下同时考虑可靠性最大和扶正器数目最少两个优化目标 ,对斜、直井中单螺杆泵系统的杆柱的杆径和扶正器合理间距进行优化设计。四个约束条件分别为 :1 .组合变形的最大剪应力强度 ;2 .疲劳强度 ;3.最大挠度 ;4 .井眼曲线的尺寸。根据分层优化的方法 ,分解为两个层次优化 ,第一个层次给定杆径以杆长为设计变量 ,扶正器数目最小为目标 ;第二个层次以杆径为设计变量 ,可靠性最大为目标 ;借助动态规划的思想 ,由井深最大的设计井段向上逐段求解。并编制了优化设计程序 ,在文中给出了优化设计的计算实例     

砂土的应力路径本构模型

将微元应力路径线性逼近,转变成与其充分接近且易于计算应变的等平均应力微元和等应力比微元,计算任意加荷应力路径所产生的塑性应变,建立了双屈服面的砂土应力路径本构模型．模型体现了岩土塑性理论分量屈服和非关联流动法则的要求,在p,q平面内根据双线性的屈服线确定了加卸载准则．结合广义非线性强度理论采用变换应力三维化方法简单、合理地使模型实现三维化．通过试验数据的验证表明,砂土应力路径本构模型可以合理地描述各种应力路径下砂土的变形和强度特性。     

动态设计变量优化方法及其在工程静力学通用程序设计中的应用

本文提出动态设计变量优化新方法并解决理论和工程问题，该方法首先构建目标函数框架，然后根据具体问题的输入条件，动态地进行设计变量分配和合理排序，形成实际问题的动态目标函数。基于动态设计变量优化方法，编制出一个能解决单刚体、刚体系的平面和空间问题、摩擦问题和桁架所有工程静力学平衡问题的通用程序，并通过实例分析验证。为解决更多工程领域问题提供有效新观点。     

消息与动态(十二)

亚音速复杂组合体表面压力分布及气动力特性计算方法亚音速复杂组合体表面压力分布及气动力特性计算方法是计算亚音速复杂组合体表面压力分布和纵向气动力特性的实用的基本解数值计算方法,同时给出了FORTRAN计算机语言程序.出发方程是亚音速理想位流线化小扰动的速度位势方程,其边界...     

消息与动态

亚音速复杂组合体表面压力分布及气动力特性计算方法亚音速复杂组合体表面压力分布及气动力特性计算方法是计算亚音速复杂组合体表面压力分布和纵向气动力特性的实用的基本解数值计算方法,同时给出了FORTRAN计算机语言程序.出发方程是亚音速理想位流线化小扰动的速度位势方程,其边界     

精细积分法应用于地震碰撞力反应谱计算研究

相邻结构的碰撞时程分析是计算地震碰撞力反应谱的基础。结构碰撞时程分析要求采用稳定性好、精度高及计算效率高的数值分析方法。精细积分法将二阶动力微分方程通过增元降阶的方式转换成Hamilton对偶变量体系,得到了动力微分方程的精确解。基于此,本文将精细积分法引入结构碰撞时程分析及地震碰撞力反应谱计算中。在推导精细积分法公式的基础上,在MATLAB环境下编制了结构碰撞时程分析程序和碰撞力反应谱计算程序,并实现了碰撞力反应谱程序的并行化。经算例验证,精细积分法应用于结构碰撞时程分析及地震碰撞力反应谱计算是可行的,程序计算结果准确。     

正交各向异性稳态热传导问题的ICVEFG方法

本文将改进的复变量无单元Galerkin方法（Improved Complex Variable Element-free Galerkin method，ICVEFG）应用于求解正交各向异性介质中的稳态热传导问题，提出了正交各向异性稳态热传导问题的ICVEFG方法。采用罚函数法引入本质边界条件，推导了正交各向异性介质中的稳态热传导问题的Galerkin积分弱形式。采用改进的复变量移动最小二乘近似（Improved Complex Variable Moving least-squares approximation，ICVMLS）建立二维温度场问题的逼近函数，推导了相应的计算公式。编制了计算程序，对三个正交各向异性介质中的热传导问题进行了分析，说明了本文方法的有效性。     

变截面压杆稳定非线性微分方程边值问题的最优化算法研究

针对任意约束类型的变截面受压杆件的稳定临界载荷计算问题,结合非线性微分方程数值算法和最优化方法,以起点边界的初始条件、待求临界荷载和附加约束力为设计变量;以终点边值条件满足的函数关系与位型条件构建目标函数,提出变截面压杆临界载荷和稳定位型的优化求解算法。应用VB编制通用的优化计算程序,分析了典型算例;通过对比发现,本文以较少设计变量实现了临界载荷的高精度计算,为工程应用提供参考。     

固接圆环板在集中力作用下的求解

本文根据板的基本理论，在文献￣［１］的基础上对因接圆环板在集中力作用下进行了求解，进而提出计算固接圆环板在非对称载荷作用下应力与应变的方法，并编制了计算程序。本文中还进行了有限元分析，二者符合较好。本文的方法和程序可用于有关的工程计算设计。     

基于显式几何更新算法的地下管道自动形状优化

基于计算力学中的结构优化思想,应用一种新型的显式几何更新算法,自行编制C++程序,实现地下管道形状设计的自动优化。管道内的流体假设为牛顿不可压缩流,并考虑惯性项。优化区域主要为管道竖直方向和水平方向的过渡段。形状优化的设计变量是几何边界的有限元节点坐标,优化目标是实现流体黏性能耗散的最小化。优化过程基于形状梯度,即通过形状敏感度分析来求解目标函数相对于设计变量的偏导数。所使用的显式几何更新算法既可以通过网格清晰描述形状,也可以大范围地自动更新网格。详细介绍了地下管道自动形状优化过程的关键步骤。通过数值算例探讨了不同注入速度、密度和黏度对其最优形状的影响。     

弹塑性板壳结构非线性有限元分析

本文根据塑性流动理论的基本公式，由隐式积分导出了与路径无关的变量更新算法和一致切线模量。采用单元广义应力应变直接离散塑性流动定律，构造了杂交应力单元一致切线刚度矩阵的显式表达式，编制了结构有限元程序ＳＡＦＥ，数值算例表明：本文的计算方法和计算程序是正确可靠的，可用于弹塑性板壳结构的非线性分析，计算结果屈曲临界载荷和极限承载能力。     

离散变量结构优化设计的多阶段决策算子解法

按照文献[1]定义的多阶段决策算子与指标函数矩阵的概念,本文提出了进行结构优化设计的多阶段决策算子解法,这种解法在桁架结构离散变量的优化设计问题里,得到了成功的应用,按本文解法编制的程序在微型计算机上作出了38杆桁架结构优化设计的实例。     

基于可靠度的结构优化的序列近似规划算法

基于可靠度的优化的最直观解法是把可靠度和优化的各自算法搭配一起形成嵌套两层次迭代。为改善其收敛性提高计算效率,人们提出了功能测度法、半无限规划法、单层次算法等多种改进方法。本文对传统结构优化界的经典序列近似规划法改造并扩展应用于求解基于可靠度的结构优化问题,构造该问题的序列近似规划模型和求解过程;其核心思想是在每个近似规划子问题中采用近似可靠度指标对设计变量的线性近似,在优化迭代过程中同步更新设计变量和随机空间中的近似验算点坐标,以达到可靠度分析和优化迭代同步收敛的目标。为了算法的实施,还推导出近似可靠度指标的半解析灵敏度计算公式,编制了程序,最终实现与通用软件的连接。论文用算例证实算法的有效性。