渐进结构优化法(ESO)和双向渐进结构优化法(BESO)的近期发展

本文介绍渐进结构优化法和双向渐进结构优化法的近期发展和主要研究成果.从理论层面对该方法的合理性、连续体拓扑优化在多种工程问题中的应用,以及计算机软件的具体实现, 进行了阐述及算例演示.这些结果充分展示了渐进结构优化法解决实际工程优化设计问题的能力,以及其通过现有成熟建模界面广泛应用于日常建筑和机械结构设计的可行性.      

结构工程虚拟实验室的开发探索

 针对目前高校土木工程专业结构工程实验匮乏的问题，提出了以结构工程虚拟实验 室代替真实实验的方法. 讨论了以虚拟现实技术建立结构工程虚拟实验室的可行性，并对在 PC机上实现虚拟实验室的关键技术进行了研究，提出了结构工程虚拟实验室的基本开发框 架.     

生物结构自适应性的力学研究及其应用

以生物的骨组织、竹子以及植物根系、动物血管等生物分枝系统为例, 从微观组织结构和宏观形态, 以力学的观点, 对生物形态组织结构的自适应性进行了分析研究, 并概括地介绍了这种自适应性在工程材料及工程结构设计中的应用, 如基于骨组织重建机理的自修复材料、基于生物分枝系统形态生成机理的薄板加强筋以及热传递系统中散热通道的分布设计等. 模拟生物结构和系统的工程材料和结构及其设计方法, 因具有与生物结构和系统相似的优越性能, 可突破传统产品和设计方法的一些局限性. 基于仿生技术的生物形态、材料与机能、强度等关系的进一步研究, 以及相关的理想工程材料和结构的设计与制造方法的研究, 将是当前和未来十分重要的研究课题.      

高速动车组铝合金车体结构优化策略

根据铝合金车体结构特点和工程需要,基于遗传算法研究了集截面、形状和拓扑优化于一身的优化方法.讨论了优化模型的确定、型材形状优化和筋板配置拓扑优化的思路.编制了应用软件,并完成工程实例,设计变量覆盖承载结构的70%,证实上述方法的有效性.     

结构状态识别与评估的机器学习方法研究进展

结构健康监测通过在大型工程结构上安装多类型传感器,感知、采集、传输和处理多元数据,已经成为保障重大工程结构安全的重要手段.随着结构健康监测系统的广泛应用,产生了海量的监测数据,如何通过监测数据识别和评估结构状态与安全是核心科学问题之一.由于土木工程结构的复杂性,状态识别与评估的核心难点是高维问题优化与求解,机器学习在高维问题求解方面具有很强的能力,为该问题的解决提供了新的思路.本文重点阐述机器学习在结构模态识别、损伤识别及可靠性评估等方面的研究进展,并讨论未来在该研究方向的发展趋势.     

工程结构优化设计

从结构工程的角度，介绍了结构优化设计与传统设计的异同点；概述了结构优化设计的数学模型的一般描述形式，简述了设计的数学求解方法；重点通过几个工程实例，比较详细地给出了相应工程结构优化设计模型的建立过程，并给出了优化结果。     

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全面系统地介绍了力学家和工程结构大师铁摩辛柯教授在前苏联和美国等地从事的学术活动和关于经典材料力学、工程振动、结构理论、弹性理论、板壳理论等著作内容, 为学习和研究铁摩辛柯教授的教育与工程思想和他的二十余种著作提供重要依据和较详细的资料.     

钢筋混凝土矩形贮液结构的液-固耦合晃动——弹性底板

针对小幅晃动的理想液体,根据钢筋混凝土矩形贮液结构的液-固耦合振动模型和数理方程理论,推导了结构内液体的速度势函数.针对Winkler弹性地基的情况,应用能量原理推导了钢筋混凝土矩形贮液结构液-固耦合晃动频率的计算公式.为便于工程应用,给出了钢筋混凝土矩形贮液结构液-固耦合晃动基本频率的计算公式.结合数值算例,讨论了混凝土弹性模量、基床系数、液体密度和底板的相对厚度等对钢筋混凝土矩形贮液结构液-固耦合晃动基本频率的影响,从而为以后工程结构中钢筋混凝土矩形贮液结构的设计计算提供了理论依据.     

结构有限元分析并行处理的研究进展

在过去20年, 由于并行计算机的出现, 对结构工程应用的有限元算法研究已取得很大的进展. 为了将串行机上运行的算法改成并行和研制适应于并行计算机的新方法, 一直在进行大量的研究. 本文论述了该领域一些已有的有限元并行算法, 对适应结构工程的一些有限元并行算法进行概括. 对该领域的未来发展趋势作了展望.      

轻质波纹夹层结构的制备及其多功能应用研究进展

波纹夹层结构较其他轻质多孔材料具有结构简单、加工制造方便、制造成本低等优点,已得到广泛应用.本文概述了不同轻质波纹结构的构型及其表征方式,阐述了波纹夹层结构的制备及其无损检测技术,重点评述了波纹夹层结构的轻质高强、抗爆炸冲击、高效散热、吸声降噪、促动等多功能应用特性,总结了波纹夹层结构在工程应用上的关键进展,展望了波纹夹层结构在基础和应用研究方面的发展趋势.     

连续多跨梁结构模型在力学实验教学中的开发应用

 为了深化基础力学实验教学的改革，作者将力学课程中用变形能 法求解超静定结构的理论与工程实际密切结合，开发设计了连续多跨梁 的工程结构模型试验装置，为本科生开设出“工程结构电测应力分析” 教学实验. 通过教学实践，验证了该教学实验的综合性和创新性.     

结构普遍型模糊优化设计的理论与解法

为了全面考虑工程结构优化设计中的模糊信息.本文提出了具有一般性的结构普遍型模糊优化的理论及解法,并给出了以此为基础结构多目标优化设计的算例.     

结构分析和设计中神经网络计算研究评述

综述了工程结构分析和设计中神经网络计算研究的现状与趋势,指出了进一步发展神经计算的策略及方向。研究结果表明神经网络计算是工程结构分析中一种很有发展潜力的新方法。     

定性定量速画超静定结构的弯矩图

绘制超静定结构的弯矩图形,是土木类专业的主要内容.掌握快速绘制弯矩图的方法,对于土木工程师进行结构的受力分析、计算、校核和检验以及参加注册工程师的考试,都有着非常重要的意义.该文是在多年理论教学与工程实践的基础上,对传统的速画弯矩图的方法进行了总结,归纳出一些进一步提高速画弯矩图的方法.算例表明这些方法简化了超静定结构弯矩图的绘制过程,将其应用于教学,有利于学生对超静定结构的深入理解.     

薄板结构的边界元优化设计

完成了一种用边界元法对弹性薄板结构进行优化设计的计算机分析及彩色绘图系统.本文论述了平板弯曲问题的边界元法及其优化设计.系统采用本文作者提出的三方程协调方案,并精确计算分布荷载的域内积分.本文完成了多个平板弯曲问题的边界元分析算例及板结构边界元优化设计的工程算例.结果表明,本系统方法先进、结果精确可靠,具有十分明显的工程实用价值.     

结构形状优化设计数值方法的研究和应用

本文论述了连续体结构形状优化设计数值方法的研究和应用进展,讨论了结构模型化、灵敏度分析、优化方法改进、优化实用软件开发以及同CAD技术相结合等问题,介绍了在结构优化设计软件MCADS中采用的方法,并通过工程实例说明了结构形状优化设计的应用及其价值。     

失谐周期结构中振动局部化问题的研究进展

周期结构在工程中有很多应用实例, 其具有频率通带和禁带等特殊力学性质. 失谐可使周期结构的力学特性产生本质变化, 即失谐周期结构中存在振动局部化现象.局部化破坏了周期结构模态的规则性, 在外激励下会使结构某些部位的响应幅值过大, 产生能量积聚, 甚至导致结构发生疲劳破坏. 因此分析失谐周期结构中振动和能量的传播方式与规律具有重要的理论与实际意义, 可以为重要子结构的振动控制和减振设计提供理论依据. 针对一维直线型周期结构、循环周期结构以及二维周期结构等, 综述了其中的振动局部化问题的研究现状,主要集中于力学模型的建立、振动局部化问题的研究内容、分析方法和主要研究结果等, 并提出了值得进一步研究的问题.      

一种基于变分法求解结构动态响应的通用逐步递推方法

由于数值仿真方法繁多而且理论不统一又只局限于一种仿真精度,所以不利于工程应用.本文以归纳总结为基点:分别独立给出了一种通用的结构位移和外力的插值函数构造形式;构造了驻值条件与结构动力学平衡方程等价的卷积泛函;给出了可满足不同精度要求的求解结构动态响应的通用逐步递推方法.实例表明:通用逐步递推方法可满足不同仿真精度的要求,适于工程结构响应分析.     

大型结构变形及形貌摄像测量技术研究进展

船体、机翼、工程建筑等大型结构的变形与形貌的精确测量是实验力学的基本任务之一.摄像测量具有测量精度高、范围大、非接触、可动态测量等优点,是结构形貌与运动测量的重要手段.本文介绍了作者及其所在科研团队近年来利用摄像测量技术在大型结构变形、形貌测量等方面的研究成果和典型应用范例,主要包括:提出折线光路像机链摄像测量方法与技...     

轻质多孔夹芯结构的弹道侵彻行为研究进展

多孔夹芯结构是一类由薄而刚硬的面板和多孔材料芯材构成的复合结构,具有高比刚度、高比强度、缓冲吸能效果优异、可设计性强等特性,在航空航天、交通运输、结构防护等诸多领域引起了广泛关注,且已有诸多成功的工程应用案例,是一类极具潜力的先进轻质高强多功能一体化结构.为阐明轻质多孔夹芯结构的抗侵彻特性与耗能机理,进一步拓展轻质多孔夹芯结构的工程应用范围,对轻质多孔夹芯结构弹道侵彻行为的研究成果进行了系统的综述和展望,依据轻质多孔夹芯结构的结构特征及类型,分别评述了不同类型多孔夹芯结构的抗弹道侵彻破坏机制、能量耗散机理及轻量化设计等方面的研究,展望了未来多孔夹芯结构在抗弹道侵彻研究领域面临的问题和挑战.