大型圆形贮液池力学分析中的重心插值拟谱法

针对传统大型圆形贮液池力学分析方法计算复杂、精度不高的问题,用拟谱法对圆形贮液池的线弹性静力问题进行了研究.采用重心Lagrange插值多项式建立未知函数的微分矩阵,将池壁的控制方程表示为代数方程组.通过求解代数方程组,求得池壁各个离散点挠度,进而采用微分矩阵直接求得池壁内力.算例表明,该方法原理简单,易于程序实现和数值计算精度高.     

水压爆破法拆除多格式大型隔油池

文章系统地给出了用水压爆破法连续拆除多格式超大容积隔油池的爆破参数的设计及其技术处理。隔油池为多格式、细长型(最大长宽比为8:3),结构复杂。采用了梯恩梯药块条形装药、多药包,导爆索和非电、电导爆系统的串、并联复式传爆网络及微差起爆技术,取得了较好的爆破效果。离池壁仅1.8m的高压线绊桩(3m高)、离池壁7m的高压线杆和离池壁5m且平行于池壁的平房(20m长)都安全无恙。测得了水压爆破地震波形,用计算机处理系统获得了水压爆破地震波参数及衰减规律,实测质点速度是用萨氏公式计算值的0.3～0.45。为用水压爆破法拆除同类型复杂结构物提供了有价值的参考资料。     

多目标结构模糊优化设计方法

本文以适当方式构造满足模糊约束条件的各模糊目标集的隶属函数;基于模糊判决原理,兼顾模糊目标和模糊约束的最优性隶属程度,构造判决函数;对多目标结构模糊优化设计提出了四种方法:最大最小法,理想点法,线性加权法和功效系数法;最终均化成普通单目标数学规划求解;并以两个实例加以说明。     

天线结构几何优化设计的一种综合法

本文提出了一种结构几何优化设计的综合法,它吸收了数学规划法与准则法的长处,体现了两者的结合。同时包括杆件截面和节点坐标两类设计变量。在该方法中,将目标函数作二次逼近,约束函数作线性逼近,为避免求目标函数的Hessian阵及其逆,用变尺度法中相应公式所定义的矩阵去逼近Hessian阵的逆阵,使计算工作量大为减少。将Kuhn-Tucker条件应用于所提的问题,便把K-T乘子的确定等价为一个标准的二次规划。本方法具有规范、使用方便、迭代次数少等优点。它同样适用于一般结构的形状优化设计。     

考虑材料非线性的两端固支柱后屈曲载荷优化算法

针对满足Ramberg-Osgood本构关系的6082-T6铝合金固支柱的后屈曲问题进行了研究。利用泰勒展开式得到了用于计算横截面上弯矩的应力显式表达式,并通过弯矩-曲率关系导出了用剪力表示的控制方程。由于同时考虑材料非线性和几何非线性,此时控制方程为二阶非线性微分方程,本文提出了求解包含屈曲载荷的控制方程的优化算法。以屈曲载荷和固支端处的曲率为设计变量,以固支柱中点处的转角和挠度形成目标函数。利用进退法和黄金分割法改变设计变量的值,通过程序中包含的R-K法输出不同的结果,然后将输出的结果代入到目标函数中进行比较,获得包含目标函数极小值的最小区间,最终实现了对满足计算精度的设计变量值的确定。相较于打靶法复杂的分析过程,该优化算法优化过程简单,计算速度较快。为了验证本文算法的正确性,与两端固支6082-T6铝合金柱后屈曲时的数值解进行了对比。     

基于自然单元法的轴对称结构极限上限分析

自然单元法是一种以自然邻近插值为试函数的新兴无网格数值方法,其形函数的计算不涉及矩阵求逆,也不需要任何人为参数。为了充分发挥自然单元法的优势,本文基于极限分析上限定理建立了轴对称结构极限上限分析的整套求解算法。轴对称结构的位移场由自然邻近插值构造,并且采用罚函数法处理材料的不可压条件。为了消除目标函数非光滑所引起的数值困难,采用逐步识别刚性区和塑性区,并对两者用不同方法进行处理。数值算例结果表明,本文提出的轴对称结构极限上限分析方法是行之有效的。     

非线性函数参数的线性化率定方法

非线性函数参数率定基本上都是以误差平方和目标函数为信息依据的,其过程通常包括误差平方和目标函数构建和一阶函数求导为零得其参数优值解这两步操作.本文通过研究发现以上两步操作给非线性函数参数增加了不相关的局部极优值,提出了非线性函数参数的线性化率定方法.该方法对非线性函数以参数为自变量求导,再通过导函数差分线性化,并对线性化的参数用误差平方和目标函数进行率定,然后逐步迫近非线性函数参数的最优值.本文在理论上证明了该方法的收敛性,检验了此方法的合理性、优点和效果,解决了非线性函数参数以误差平方和为目标函数增加不相关的局部极优值的理论性问题,而且该方法的实用性和效果都比较好.     

弹性力学空间轴对称问题的一种复变函数法

本文引用了复变量广义解析函数概念,证明了空间轴对称问题的拉甫应力函数可以用两个适当选择的广义解析函数表示,据此即可导出应力分量、位移分量及边界条件的复变函数表示式,进而就可利用复变函数法求解空间轴对称问题。本文用这种方法求解了含有一个球形空腔的圆轴在两端受拉时的解答,表明了以此法分析求解空间轴对称问题的可能性。     

层状地基中埋管地基阻抗函数的分析方法

本文首先利用波函数展开法推导了弹性半空间中埋管的地基轴向阻抗函数计算公式.然后采用层状地基中无限长线激振荷载薄层法基本位移解,结合容积法求解了层状地基中埋管的地基轴向、垂直及水平阻抗函数.分别用两种方法计算了弹性全空间、弹性半空间地基内埋管的地基轴向阻抗函数,两者的计算结果符合良好,验证了用薄层法求解的可行性.本文还利用薄层法分析了弹性半空间内埋管的埋深对地基水平、垂直及轴向阻抗函数的影响;计算了弹性半空间内埋管的轴向刚度系数并与我国及日本的相关规范对比分析;计算分析了上海典型层状地基内地铁隧道的地基阻抗函数.     

求解Rayleigh阻尼系数的加权最小二乘法

在地震反应分析过程中,提出了一种优化方法以解决Rayleigh阻尼系数计算时选择两阶合理参考频率的难题。该方法是以反应谱理论为基础,以结构位移峰值误差最小为目标函数。将位移反应谱用一阶Taylor级数近似计算,从而将目标函数简化为加权最小二乘法的方程。随后以框架结构为例,讨论了模态个数和阻尼比模型对Rayleigh阻尼系数计算的影响,并与传统方法、最小二乘法及基于多参考振型的加权最小二乘法进行比较。计算结果表明,最小二乘法由于忽略了模态贡献的影响,不是计算Rayleigh阻尼系数的合理方法。当模态个数所包含的累积振型参与质量达90%以上,本文方法所得Rayleigh阻尼系数计算结果稳定,结构动力反应的计算精度高。     

离散变量优化设计的方向差商法

本文根据离散变量的特点，提出了方向差商的概念，并且针对一类目标函数、约束函数具有单调性的优化设计问题，发展了一种在可行集外由目标函数最小的点出发，沿目标函数增加最小、约束函数降低最多的方向逐步搜索，逐步靠近可行集边界的方向差商法。并将此方法应用于离散变量结构优化设计中。     

离散变量框架结构的可靠性优化

以框架结构系统的可靠性分析为基础,给出离散变量框架结构可靠性优化的相对差商方法及迭代格式,并用算例证明了该法的有效性及实用性。     

能量函数在高拱坝动力优化设计中的应用

针对高地震区高拱坝的抗震设计 ,从高拱坝的动力平衡方程出发 ,导出了基于拱坝体型特征量的状态控制方程 ,提出了拱坝结构抗震动力优化设计的数学模型 ,建立了动力最优化的能量目标函数。应用于小湾拱坝的抗震设计中 ,动力优化方案相对于初始方案 ,在应力指标和大坝体积上均得到改善 ,体现了较好的安全性与经济性 ,表明在动力优化设计中应用能量目标函数对提高拱坝抗震能力有效可行 ,具有综合的“多目标”特征     

基于自适应网格的材料渗透系数设计

采用基于单元(结点)密度为设计变量进行结构和材料的拓扑优化设计时,有限元网格的密度对优化设计有很大影响. 在以渗透系数为目标进行材料微结构设计时,为了较好地描述单胞中的流固边界,需要将单胞划分为很小的网格,进一步增加了有限元计算和优化分析的规模. 为了降低计算规模, 研究了基于自适应网格的逆均匀化方法,以最大化各向同性等效渗透系数为目标,进行材料微结构设计. 优化迭代过程中,对单胞中流固界面处的网格进行自适应加密,降低优化问题的计算规模. 采用这一算法,对不同初始密度分布得到的单胞优化结果虽然不同,但具有相同的材料微结构,一定程度上说明了该方法的有效性.      

FUZZY RELIABILITY-BASED OPTIMUM DESIGN OF LAMINATED COMPOSITES

In conventional reliability-based optimum design of structures, the reliability is computed based on the probability assumption, and the design objective and constraint are considered as deterministic ones. In many cases, however, there exist some fuzzy factors in the design objective and constraint functions. In this paper, the fuzzy reliability and fuzzy constraint are introduced to establish the fuzzy reliability-based optimum model for laminated composites. The examples show that the method developed in this paper can give consideration to both the reliability demand and the economic aspect of a structure. Since the fuzzy reliability-based optimum design is a 'soft' design, the present results provide a new methodology for the effective evaluation of structural reliability and bring us an alternative optimum design idea.     

基于近似技术的涡轮叶片气动优化设计

根据五次多项式方法进行三维涡轮叶片的参数化建模,采用N-S方程和湍流模型进行三维流场分析计算,以K-S函数法作为优化方法,利用近似技术加速循环优化速度,建立了一种基于近似技术的涡轮叶片的气动优化方法。将气动效率和总压比作为目标函数,对涡轮叶片进行多目标气动优化、形状优化。算例表明本文提出的涡轮叶片优化设计方法是有效的。     

基于正交分解的多层小开口剪力墙洞口优化布置

洞口位置和宽高比对剪力墙的受力特性有着显著的影响,洞口的优化布置对开洞剪力墙的抗震设计是十分重要的。本文基于变形的正交分解与振型分解理论,以剪切变形为主区域最小为目标,以剪力墙侧移值、线刚度和洞口尺寸规范限值为约束条件,建立了多层小开口剪力墙优化模型;在开洞率一定的条件下,采用分步优化的方法,得到了规则小开口剪力墙洞口最优布置的一般解,即首先应尽量沿中线对称布置洞口,其次洞口的宽高比应尽量采用满足设计要求的下限值。     

注射模浇口位置优化的设计空间确定方法

在注射模具的浇口位置优化中，给出确定可行设计空间的一种方法。在总注射速率一定情况下，通过对给定浇口的注射速率进行优化，估计熔体在型腔中流动所受阻力及沆长，确定了单浇口位置可行设计空间。算例分析证明浇口位置可行设计空问确定方法是正确的。     

正交异性钢桥面系的多目标离散优化设计

将大跨径钢桥的正交异性钢桥面板和其上的铺装层作为钢桥面铺装体系整体进行多目标优化设计.取钢桥面铺装体系结构总重量最轻及铺装层使用年限最长两类指标构造目标函数,在此基础上采用功效函数法确定了目标函数的权重系数.应用正交异性钢桥面系力学性能控制指标和疲劳寿命预测公式,建立多目标优化设计的数学模型.引入蚂蚁算法,开发了钢桥面铺装体系结构多目标离散优化设计程序.以国内某大跨径钢桥为对象, 采用多目标优化设计方法, 给出钢桥面铺装体系中各参数的优化值.结果表明, 应用多目标优化设计方法对大跨径钢桥面铺装体系设计是可行的.研究成果可为大跨径钢桥面铺装体系结构的设计提供理论依据.     

基于功能的基础隔震结构一体化优化设计

“投资-效益”准则作为基于功能的抗震设计的一个基本原则，反映了现代结构抗震设计思想的一个重要转变，即从以往只注重结构安全，向全面注重结构的功能、安全及经济等诸多方面发展。本文根据“投资-效益”准则，建立了基于功能的基础隔震结构一体化优化设计模型，其中目标函数考虑了结构生命周期内的总造价，包括结构初始造价和不同发生概率的大震、中震、小震作用下的结构损失期望，约束条件包括隔震层水平位移、上部结构层间变形等，优化过程中同时对上部结构截面尺寸和隔震器参数进行优化。算例表明，本文建立的基于功能的隔震结构优化模型是合理可行的，可为实际隔震结构的优化设计提供参考。