基于可靠度和功能的框架—剪力墙结构抗震优化设计

作为结构抗震设计的发展方向,近年来基于功能的结构抗震设计思想引起了地震工程界的广泛重视,并取得了迅速发展,其基本思想就是在充分考虑结构抗震设计中的不确定性的情况下,采用基于“投资－效益”准则和强调结构“个性”的设计,本文讨论了基于可靠度和功能的结构抗震优化设计思想,建立了钢筋混凝土呆－剪力墙结构 抗震优化设计模型,给出了结构可靠度的近似计算方法,最后计算了钢筋混凝土框架－剪力墙的算例。     

结构力学中关于曲杆结构位移计算方法的探讨

在杆系结构位移计算中,鉴于曲杆形心轴和中性轴不重合,曲杆结构位移计算与直杆位移计算不同.本文主要分析了矩形截面曲杆结构在载荷作用、温度改变及支座移动的综合因素作用下其位移计算方法,并建立了相应的计算公式.最后结合具体实例,讨论了曲杆结构形式对各位移值大小的影响程度,研究表明对截面高度与曲率半径比值较小的曲杆(如hR_C/5),可近似采用直杆位移公式计算,误差不大.     

结构动力学与运载火箭技术发展

力学作为工程研究的基础学科,在运载火箭的设计中起着至关重要的作用.结构动力学作为分支学科之一在其中扮演着重要角色,其发展水平很大程度上可反映火箭总体设计能力.本文着眼于结构动力学与运载火箭技术的结合点,简述其发展过程,并对其进一步发展方向提出设想.     

底层大空间高层结构自由振动的实用计算方法

本文以连杆节间为界，按弹性支座上和Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ悬臂梁建立力墙部分的振动方程，按一般框架建立框架部分的振动方程，根据力，变形协调条件，形成底层大空间高层建筑结构的自由振动，并据此计算其自由振动。     

硅藻壳孔状结构的摩擦学性能研究

鉴于硅藻壳精细的孔状结构和良好的力学性能,选取较为典型的圆筛藻为研究对象,对其摩擦学性能进行了流固耦合分析(FSI).首先建立了圆筛藻壳壁的三维模型,然后应用计算流体动力学理论分析了圆筛藻壳不同孔径、孔深、孔距和速度下,其承载力(抵抗水压的能力)、摩擦力和摩擦系数等性能,并将该结构与无孔结构性能对比.结果表明:相对于无孔壳,硅藻壳的精细孔状结构可以增大其承载力,减小其与水环境间的摩擦.且在选取的尺寸范围内,随着硅藻壳体孔径或孔深的增大,其承载力增大,摩擦系数减小.     

弹性一粘弹性复合结构模态理论

本文研究弹性一粘弹性复合结构动力学基本问题复合结构动力学方程是一组微分积分方程，引入增广状态变量，将其变换为常规的状态方程，研究了状态方程特征解的性质，提出了“振荡模态”和“蠕变模态”概念给出了脉冲响应矩阵和传递函数矩阵，讨论了它们的特性，复合结构模态理论为其动特性和动响应分析提供理论依据。     

结构控制中输出反馈鲁棒极点配置优化方法

给出了输出反馈鲁棒性极点配置的数学描述和数值解法,基于任何结构控制都要求极点对系统矩阵元素的改变不敏感,通过选择鲁棒度量,并以其尽可能小为判据,用优化方法寻求近似解,最后将该方法应用于一个大跨度桥在确定的运动载荷作用下的控制,计算结果表明方法合理、有效。     

空间杆系结构优化设计的修正 Goldfarb法

提出了一种用于空间杆系结构优化的快捷、有效的算法．该算法吸取文[１］的松弛方法通过对Ｇｏｌｄ－ｆａｒｂ提出的共轭梯度投影算法进行修正和完善，扩大了其应用范围和应用效率．通过对结构优化算例的计算，证明了这种修正 Ｇｏｌｄｆａｒｂ方法的有效性．     

基于辛Runge-Kutta方法的棋盘形褶皱二维薄膜-基底结构动力学特性研究

基于力学屈曲原理的褶皱薄膜-基底结构已成功应用于制备可延展无机电子器件。然而,该类电子器件在应用时需要服役于复杂动态环境中,针对棋盘形褶皱薄膜结构的动力学问题鲜有研究,此问题又是该类电子器件走向实际应用需要解决的关键问题之一。本文首先采用能量方法,分别计算了二维薄膜的弯曲能、膜弹性能和柔性基底中的弹性能以及薄膜动能;然后采用拉格朗日方程,推导出了该结构的振动控制方程;而该方程为非线性动力学方程,无法给出其解析解;因此,本文采用辛Runge-Kutta方法对其进行数值求解;数值结果表明,辛数值方法具有长期稳定的特性和系统结构特性,为高精度的可延展电子器件的动力学问题研究提供了优异的数值方法。     

弹性——粘弹性复合结构模态理论

本文研究弹性-粘弹性复合结构动力学基本问题.复合结构动力学方程是一组微分积分方程,引入增广状态变量.将其变换为常规的状态方程.研究了状态方程特征解的性质.提出了"振荡模态"和"蠕变模态"慨念.给出了脉冲响应矩阵和传递函数矩阵,讨论了它们的特性.复合结构模态理论为其动特性和动响应分析提供理论依据.     

一种桁架结构智能生成与分析系统

建立了桁架结构的智能生成与分析系统,可以自动完成桁架结构的布局选型、 拓扑生成以及分析计算等系列过程. 主要通过结点布置和有选择的杆件连接实现结构的布局 选型,采用拓扑变化法完成结构的自动生成,并利用基内力阵进行结构的分析计算. 经算例 分析表明,该系统性能良好,使用方便,具有智能、自适应的特点,是辅助完成结构拓扑和 布局优化设计的有力工具之一.     

智能结构设计与控制中的若干核心技术问题

对传感结构、可控结构和智能结构进行了定义,并从技术集成的角度,对大型非线性智能结构设计与控制中的若干核心技术进行了系统的分析和论述．从感知、辨识、寻优和控制４个基本方面,分析了当前的技术状态和技术水平,并提出当前研究中应重点注意的几个方面．从技术发展的角度,预测了今后１０年需重点研究的几项相关关键技术．      

机敏材料和机敏结构的力学分析

机敏材料是一种具有传感和执行的双重功能的功能材料，它无需外界的帮助，而本身就可以在电、磁、热、机械运动、光、声、化学、流变等等性能中的几项之间产生耦合行为，当机敏材料和具体结构形式结合在一起时便构成了机敏结构。本文重点介绍了比压电体更为一般化的线性电磁热弹性固体的一些基本理论，综述了压电体的材料力学分析以及压电体在机敏结构控制中的力学行为分析。最后则简略讨论了其它机敏材料中的力学分析。     

智能结构密频系统振动控制及其摄动分析

提出一种智能结构密频控制规律的设计方法。其主要工作为：将密频子空间转化为重频子空间,把密频系统作为重频系统上的摄动;为了解决重频密频子空间相对应的特征向量选取的敏感性问题,通过摄动分析得到与重频密频子空间相对应特征向量的线性组合并利用闭环系统特征值极点配置的方法得到重频密频系统的振动规律;把所设计的振动控制规律作用于原系统和摄动系统上,讨论了结构参数改变后对系统的动态特性的影响;最后通过算例证明该方法的有效性。     

近海风电结构台风环境动力灾变与控制

开发海上风能是实现我国碳达峰、碳中和“3060”目标的重要举措.海上风电的大型化是降本增效的主要途径,已成为近年来的发展趋势.目前海上风电基础结构设计标准由欧洲领衔;区别于欧洲的海洋环境与地质条件,我国海上风电结构面临强台风、软弱土等挑战,极易发生动力灾变,大型化可能进一步加剧风电结构灾变风险.防灾降载的关键在于深入理解海上风电相关的空气动力学、水动力学、结构动力学、土动力学等的一体化耦合与智能控制.本文围绕台风环境风机动力灾变与控制相关领域的交叉力学问题,结合笔者团队近年研究成果,较为详细地评述了国内外最新研究进展情况,主要包括:台风风场及其诱发的波浪场工程尺度性状,台风环境中风机气动、水动载荷及智能控制策略,风浪流多向载荷联合作用下基础失效模式与结构灾变机制,以及考虑风浪流-结构-基础-海床-风机控制耦合作用的一体化分析设计方法.在此基础上,建议了我国海上风电大型化进程中仍有待突破的研究重点:需更深入掌握台风风场工程尺度性状、台风和台风浪载荷特性,需探索台风环境中的风机控制策略,亟需建立台风环境中大型海上风电整机一体化设计理论并开发国产化工业软件.上述相关领域的突破,对于我国实现海...     

振动工程中智能结构的研究进展

介绍了智能结构的概念,评述了近年来用于振动工程中的智能结构所研究的几个基本问题：传感器,作动器,智能结构动力学建模及其振动控制,传感／作动器在结构中的优化配置,并提出了建议研究的几个问题：作动／传感材料的研究、集成技术的研究、控制器的研究和结构控制一体化优化技术     

基于频率和模态保证准则的结构内部多缺陷反演

静响应(位移、应变等)在实际问题的反演分析中很难由安装在结构上的一组传感器记录得到,而结构的动力特性(频率、振型)和 动力响应(加速度、速度、动位移)在实际问题中较易通过传感器采集得到. 文中基于频率残差和模态保证准则构建了反演分析模型的目标函数,并结合频域内动力扩展有限元法和人工蜂群智能优化算法 的优点,扩展有限元法通过引入非连续位移模式在不重新划分网格的情况下通过改变水平集函数反映缺陷的数量、位置及大小, 避免了反演分析每次迭代过程中的网格重剖分,人工蜂群智能优化算法在每次迭代中都采用全局和局部搜索,找到最优解的概 率大幅增大并可很好地避免局部最优,同时,通过引入拓扑变量,将缺陷的数量纳入到反演分析过程中,迭代过程中可智能反演出缺陷的数目,建立了结构内部多缺陷(孔洞、裂纹)的反演分析模型. 通过若干算例的分析表明:建立的反演分析模型能够较为准确地探测出结构内部圆形、椭圆形以及裂纹状缺陷的数量、位置及大小,且算法具有较好的鲁棒性.      

负泊松比材料和结构的研究进展

负泊松比材料和结构具有特殊的力学性能,在单轴压力(拉力)作用下发生横向收缩(膨胀).其在抗剪承载力、抗断裂性、能量吸收和压陷阻力等方面比传统材料更有优势,因而负泊松比材料在医疗设备、传感器、防护设备、航空航海及国防工程等领域有广泛的应用前景,但目前负泊松比材料的应用与普及仍面临一些挑战.本文广泛讨论了国内外关于负泊松比材料的研究成果并介绍了负泊松比材料的最新进展,将负泊松比材料大体概括为以下4类:天然负泊松比材料、胞状负泊松比材料、金属负泊松比材料、多重和复合负泊松比材料.主要介绍了各种负泊松比材料的内部结构、负泊松比机理、力学性能以及在各行各业的新发明、新应用.针对目前负泊松比材料研究理论和实验成果多,而实际应用仍然较少的情况,指出了负泊松比材料的缺点及其推广所面临的挑战.目前负泊松比材料面临的主要问题是制造成本高、孔隙率大而承载力不足以及仅适用于小应变情况等.本文针对此情况详细介绍了金属负泊松比材料及其设计和制作的方法,改善负泊松比材料的不足并推广其应用.      

随机参数结构的统计特征对

结合非正交多项式展式和传统的摄动技巧研究了随机参数结构的统计特征对问题,建立了和摄动法类似的一系列确定的递推方程,并用有限元方法进行了求解,得到了包括特征值和特征向量的特征对的统计值．最后,用算例验证了此方法的正确性．     

相似电路耦合模型及其在压电—梁结构分析中的应用

根据线性系统微分方程的相拟性确定机械系统的相似电路,由压电材料的本构和动力方法确定压电材料作为电耦合的变压器,从而用一具耦合的电路系统模拟智能结构的电学和力学行为,通过一个压电－梁智能结构的分析,证明了模型的可用性。