点阵材料微极连续介质模型的应力优化设计

在将二维周期性点阵类材料等效为具有非局部化本构的微极连续介质的基础上，运用优化技术，探讨了基于材料相对密度和微单胞特征尺度两类变量的优化结构应力的方法，给出了针对最小化结构关键部位应力、结构最大应力最小化、最大化结构关键部位安全储备三类特定目标的结构与材料一体化协同优化结果．利用圆板小孔应力集中的数值算例验证了方法的有效性．     

隔震结构的研究概况和主要问题

简要概括了国内外隔震技术的应用发展状况.系统总结、评述了隔震结构若干方向的研究进展,包括隔震结构的非线性地震反应分析和非线性动力学性态分析、可靠度分析、优化设计、系统识别、试验研究等内容.指出了隔震技术发展中需要解决的几个主要问题,例如新型隔震元件、隔震体系的开发,隔震结构的经济可行性分析,与隔震技术发展相适应的设计、施工规范等.最后在结束语中探讨了隔震设计与基于功能的设计、分灾设计等结构抗震设计思想的关系.     

基于柔顺性与热变形双目标的多孔材料与结构几何多尺度优化设计

论文采用拓扑优化技术针对由具有均一微结构的多孔陶瓷材料构成的结构,从结构和材料两个方面进行优化设计,在轻量化的同时使得结构具有较高的刚度和特定区域较小的热变形.以机械载荷下的结构柔顺性和热载荷下结构特定区域的热变形为目标,以宏观密度和微观密度为两类独立的设计变量,对两个目标进行归一化处理,建立多目标优化模型.采用体积守恒的Heaviside密度过滤函数获得清晰的最优拓扑构型.在微观层次上采用SIMP惩罚策略,在宏观层次上采用带惩罚的多孔各向异性材料法(PAMP),借助均匀化方法建立两个尺度间的联系.以机械载荷与热载荷作用下的夹层结构为例,给出了不同体积份数下的最优夹层结构及构成此夹层结构的多孔陶瓷微结构的最优构型.数值算例表明,给定材料用量较少时,多孔材料的使用可以使结构特定区域的热变形显著减小,同时保证结构具有一定的刚度.同时算例发现对此双目标优化问题存在一个"最优材料用量".最后讨论了夹层结构上下面板的不同壁厚对优化结果的影响.     

周期性蜂窝材料微极等效模型及其微观应力的一种快速算法

将周期性蜂窝材料等效为具有非局部本构的微极连续介质,以解释实验中出现的尺度效应和边界层效应.在评论相关的多种不同方法(能量法、体积平均的均匀化法等)之后,提出了一种基于位移连续和单胞力平衡的推导微极等效本构参数的新方法.以正方形单胞制成的结构为例,在不同的结构与单胞尺寸比下,考虑承受集中点载荷、均布轴力和均布剪力三种载荷工况,比较了离散完全计算、经典连续介质等效和不同微极连续体等效本构的计算结果,建议了较好的微极本构参数值.数值模拟表明,集中点载荷和剪切载荷作用时,在加载点附近和边界部分,微极等效可以显著提高计算精度.最后,给出了一种映射算法,可以根据微极等效连续体分析的结果,快速计算出对应微观单胞构件的应力,以开有圆孔的方板应力集中为例,验证并考察了所提快速算法的有效性和计算精度.     

ON DYNAMIC OPTIMIZATION OF TIMOSHENKO BEAM

The present paper discusses the minimum weight design pro-blem for Timoshenko and Euler beams subjected to multi-frequ-ency constraints.Taking the simply-supported symmetric beamas an example,we reveal the abnormal characteristics of op-timal Timoshenko beams,i.e.,the frequency corresponding tothe first symmetric vibration mode could be higher than thefrequency of antisymmetric vibration mode if a very thin andhigh strip is suitably formed at the middle of the beam.and,optimal Timoshenko beams subjected to two different sets offrequency constraints could have the same minimum weight.Theabove abnormal characteristics demonstrate the need for in-cluding maximum cross sectional area constraint in the problemformulation in order to have a well-posed problem.     

分级型放射肋短壳结构集中力扩散优化设计

在航天箭体结构设计中,燃料贮箱因其特殊的连接形式往往受较大的集中力作用。传统的放射肋短壳结构被用来扩散集中力以减小其造成的危害,但实际效果并不理想。本文基于拓扑优化的概念设计,综合实际短壳结构承载环境和可制造性,提出了一种"分级型放射肋"贮箱短壳结构。围绕刚度、强度、减重、稳定性和集中力扩散效果等多种需求,基于NSGA-Ⅱ遗传算法建立了多目标优化问题模型。通过形状和尺寸的协同优化策略,得到多目标优化的最优Pareto解集。通过三层级、两层级、单一层级最优设计与传统均匀放射肋设计的对比,验证了分级型放射肋设计的优势和效果;之后,结合实际工程要求选择合理的设计方案。     

基于均匀化理论的多孔板弯曲问题新解

由于订型分布孔的存在，通常的有限元法不能有效地分析多孔板的弯曲问题。该文基于均匀化理论建立了该类问题的新解法。对含密集型分布的阶梯型圆孔板的分析结果，说明了该文方法是有效的。     

工程结构优化设计的一个途径——序列二次规划SQP

本文在以前工作的基础上,建议一个途径,供工程结构设计的截面优化和几何优化之用。这个途径的基本思想是把非线性规划化为一系列二次规划来求解。与过去常用的序列线性规划(SLP)相比,它比较适应于非线性程度高的工程结构优化问题。根据问题的性质,可以用不同的方式建立二次规划,这里将介绍我们已实践过的四种数学模型,收敛都相当稳定而且迅速。二次规划有成熟的算法,计算工作量虽比线性规划略大,但因整个优化过程的迭代次数可以减少,总的计算工作量并不大。序列二次规划法在工程结构优化领域中是一个有待进一步发展的途径。     

国际讲座消息

由联合国科教文组织支持的位于意大利乌迪拉(Udine)的国际力学科学中心,1986年将组织下列讲座: ·运动学理论和气体动力学(1986年,6月23日—27日) ·系统识别在工程中的应用(1986年,7月7日—11日) ·非线性动力系统中的浑沌运动(1986年,7月14日—18日)     

关于复合材料方板对称性的讨论

采用有限元方法研究复合材料板的面外弯曲,振动及对冲击载荷的动力反应时,经常使用四边简支或四边固定的方板为例,来比较不同有限元方法的精度。为了节省计算工作量,Reddy在计算均布荷载下的复合材料方板(铺 ...