基于拓扑优化和深度学习的新型结构生成方法

计算机辅助设计已广泛应用于结构计算和分析,但如何利用计算机智能生成最佳的新型结构还面临巨大挑战。针对这一问题,提出了一种基于拓扑优化和深度学习的新型结构智能生成方法。该方法首先通过结构拓扑优化分析获得不同参数下的优化结果制作训练集图片,并将训练集标签定义为相应的工况类型,然后应用最小二乘生成对抗网络(LSGAN)深度学习算法进行训练并生成大量的新型结构,最后建立评价指标和评估体系对生成的模型进行评价比较,根据需求选择最佳结构设计方案。结合一个铸钢支座节点底板设计的工程案例,详细阐述了上述方法的应用过程,并借助三维重构技术和增材制造技术实现结构模型的一体化制造。研究结果表明,基于拓扑优化和深度学习的新型结构智能生成方法不仅可以自动生成新的结构,而且可以进一步优化结构的材料用量和力学性能。     

模拟相变问题的精细积分边界元法

将精细积分边界元法和界面追踪法相结合求解相变问题。因为边界元法只需要将待求解空间域的边界离散,方便连续追踪移动界面位置和重构网格,所以边界元法适合应用于移动边界问题的模拟。首先,利用精细积分边界元法在固相区域和液相区域分别求解相应的瞬态热传导控制方程,从而求得温度场和边界热流密度。然后,根据固-液相变界面上的能量平衡方程,利用热流密度求得相变界面的移动速度,再采用界面追踪法预测移动相变界面的位置变化。最后,给出了几个数值算例,并通过与参考解的对比验证本文方法的准确性。     

PBL节点初始平动刚度计算及设计参数优化

为研究钢桁腹混凝土组合箱梁中PBL(Perfobond Leiste)节点的初始平动刚度及其影响因素,首先基于组件法,运用卡氏第二定理推导出考虑了开孔钢板与混凝土间的界面剪切力和混凝土榫贡献的PBL节点的初始平动刚度表达式,其次以某工程实例为背景,结合有限元模型验证所推公式的合理性;在此基础上分析了混凝土强度、腹杆直径、腹杆壁厚、开孔钢板开孔孔径和开孔钢板厚度等构造参数对初始平动刚度的影响,并利用正交分析法对以上5个参数进行优化组合。研究结果表明,本文方法计算的PBL节点初始平动刚度结果与有限元计算结果间的误差在8.0%以内;相较运用解三角形计算腹杆平动位移的方法,采用卡氏第二定理不仅可以简化计算,还可以减小解三角形过程中因多次计算变形带来的误差累积;腹杆刚度对PBL节点整体平动刚度的贡献最大,可达到82.5%;保持原设中的混凝土强度不变,将腹杆直径增加20 mm,将钢腹杆壁厚增加4 mm,将开孔钢板开孔孔径增加4 mm,将开孔钢板厚度增加4 mm,可以将PBL节点理论初始平动刚度提高约25.7%。     

四辊组合孔型冷轧方钢时轧制压力计算

采用主应力估值法,推导在四辊组合孔型中由圆坯轧制方钢时有关力参数计算式.实验表明,轧制压力的计算与实测的结果基本吻合.这为今后有关设计和生产,提供了简易可靠的力参数数学模型.     

流场显示的光弹性比拟法

本文提出流体与固体在特定条件下的相似性,给出实验方法,以实例说明光弹比拟法的可行性.     

热结构稳态响应的耦合灵敏度分析方法

研究结构稳态热变形和热应力的灵敏度分析方法，给出了直接法和伴随法两种算法。考虑了温度场的耦合作用，在直接法中需要计算温度场对设计变量的导数，在伴随法中需要计算热载荷对温度场的导数。对尺寸和形状两类设计变量的灵敏度分析算例，验证了本文方法的精度。伴随法在应用程序中的实现，为大型结构优化提供了高效率的灵敏度计算方法。     

旋风分离器压力损失及减阻杆的研究

本文介绍通过安装旋风分离器减阻杆前后压力损失及分离效率的测定，了解减阻杆对分离器性能的影响．根据流场测定结果，分析了减阻杆的减阻机理及减阻杆减阻时可保证分离效率的原因．     

四边自由的矩形厚板的自由振动

由于要满足自由边的条件,使得本文所研究的板的分析相当困难。本文采用叠加法完满的解决了这个不易克服的困难,并使得边界条件能满足到任意精度,所取的位移解的每一项都严格满足控制微分方程。     

基于实测荷载的铁路钢桁梁桥疲劳可靠性评估

为了对钢桁梁桥疲劳进行评估,引入可靠性理论,提出了基于实测荷载的桥梁疲劳可靠性评估方法。根据某铁路钢桁梁桥实测车辆荷载数据,建立了随机车辆荷载模型。并在考虑车辆荷载随机性的基础上,结合Monte-Carlo法与有限元,分析了钢桁梁桥构件疲劳应力谱,计算了构件疲劳可靠性随时间的变化,并探讨了车辆荷载及荷载效应变异性对构件疲劳可靠性的影响,最后采用β约界法与静力分析法对钢桁梁桥系统疲劳可靠性进行了研究。结果表明,基于随机车辆荷载的构件疲劳应力谱呈现单峰分布;构件疲劳可靠性随运营时间的增加而减小;车辆荷载的增长及荷载效应变异性的增加对构件疲劳可靠性影响较大,当车辆荷载增长率和等效应力变异系数分别增加到5%时,构件疲劳寿命大幅减小;β约界法结合静力分析法可快速确定钢桁梁桥失效模式,桥梁系统疲劳寿命小于构件疲劳寿命。总的来看,基于实测荷载的钢桁梁桥疲劳可靠性评估方法能有效地利用监测数据,对桥梁疲劳评估具有良好的适用性。     

具有不同功能梯度分布函数的板件的三维分析

发展了一种新颖的功能梯度结构分析的细观元法。细观元法对结构的常规有限单元内部设置密集细观单元以反映材料特性梯度变化,又通过协调条件将各细观元结点自由度转换为同一常规有限元自由度,再上机计算。这种细观元法既能充分反映材料功能梯度变化特性;而其计算单元又和常规有限元一样,是一种针对功能梯度结构分析的有效数值方法。文中通过细观元技术进行计算、分析,给出了具有不同功能梯度分布函数板件的力学量三维分布形态。