起重机伸缩臂截面拓扑优化

将拓扑优化应用在起重机臂架截面结构设计中,可以解决起重机伸缩臂结构的最优分布问题,从而提高起重机伸缩臂的力学性能,减轻臂架自重.分析拓扑优化中材料变密度法及其相关参数对拓扑优化结果的影响,采用结构力学中的拓扑优化方法建立了伸缩吊臂的拓扑优化数学模型.利用HyperMesh软件建立起重机臂架的有限元模型,并用OptiStruct软件进行优化分析,获得了最优的臂架截面拓扑图.优化结果表明数学模型是合理的,拓扑优化应用在起重机臂架截面设计中是有效的.     

低噪声变截面弹性连杆机构的优化设计

以减小噪声辐射为目的,对变截面弹性连杆机构的优化设计进行了研究.构造了变截面梁单元的位移模式,采用有限元法建立其运动微分方程.以机构杆件截面参数为设计变量,以机构的声辐射功率和机构杆件质量的加权和作为目标函数,利用改进的约束变尺度法进行优化分析,最后通过算例验证了所述方法的有效性.     

圆形截面对氯离子扩散及耐久性设计的影响

针对氯离子在钢筋混凝土圆形截面中的扩散问题,提出考虑截面效应、以扩散系数为时变函数的圆形扩散模型.探讨一维平板单元所对应的平板扩散模型对评估圆形截面中钢筋表面氯离子浓度所产生的影响,给出误差率计算公式.对比采用平板扩散模型与圆形扩散模型下混凝土圆柱耐久性设计结果,结果表明,平板扩散模型将低估钢筋表面氯离子浓度,半径越小保护层厚度越大,低估现象越明显.为控制误差率在5%内,当圆形截面半径小于50 cm时,需使用圆形扩散模型.对比两者设计结果发现,采用平板扩散模型将降低最小保护层厚度要求,建议在平板扩散模型设计结果的基础上增加5 mm.     

人工神经网络与劲性混凝土柱截面设计

针对土木工程采用图表进行结构设计的不足,在劲性混凝土柱截面受力理论计算的基础上,综合考虑影响截面性能的主要因素,确定劲性混凝土柱截面设计的人工神经网络模型,该模型具有两个隐含层,分别具有４,９个隐含节点,优化了学习参数,用该模型对不贩样本集合分别进行学习与设计,设计结果与试件实际参数吻合良好,表明应用人工神经网络进行劲性混凝土柱截面设计不仅可行,而且精度较高。     

MATLAB在T形截面钢筋混凝土简支梁优化设计中的应用

建立并简化了T形截面简支梁的优化模型，利用MATLAB编制了优化程序对T形截面钢筋混凝土简支梁进行了优化设计，通过实例证明该方法是有效的，可为结构截面尺寸的初步取值提供参考．     

超静定变截面梁极限载荷的优化算法

目的针对超静定变截面梁结构的极限载荷求解问题,提出一种新的无约束优化算法.方法以待求极限载荷、多余约束力和截面最大弯矩处的对应坐标为设计变量,以不同坐标位置的工作弯矩与对应极限弯矩关系和剪力需要满足的条件构建目标函数,采用多维Powell的无约束优化原理,并将设计变量无量纲转化,应用Fortran-Power Station语言编制优化算法程序,进行算例分析求解,并对数值解和程序计算对比分析.结果运用优化程序计算分析,在给定收敛精度条件下,获得超静定变截面梁的极限载荷大小,梁上产生极限弯矩的坐标以及梁的多余约束力的大小.结论提出的极限载荷的优化算法有效地解决了复杂变截面梁极限载荷的精确计算问题,具有实用性和可行性.为复杂工程变截面结构问题的极限载荷求解提供依据.     

一类超静定变截面压杆临界荷载的优化算法

目的研究一端固定,一端链杆约束的一类超静定变截面梁临界载荷的优化算法原理,探讨超静定压杆临界载荷数值方法.方法基于差分原理和优化基本原理,运用差分方法将平衡状态下非线性微分方程离散化.以杆件每个离散点挠度,临界荷载和多余约束力为设计变量,以临界载荷所满足差分方程与边界条件构建目标函数,在Fortran-Power Station环境下,编制优化程序,进行常截面梁与变截面梁具体算例分析对比.结果提出了一类超静定变截面压杆的临界载荷的无约束优化算法,并验证了方法的正确性和有效性.结论算法能够有效解决工程中变截面超静定梁结构临界载荷的计算问题,为工程设计与分析提供支持.     

变截面梁的抗撞性分析及应用

在研究多种不同截面形状薄壁梁碰撞吸能特性的基础上,提出了一种有效的变截面梁结构。选取变截面梁的主要设计参数作为研究对象,将有限元分析与试验设计、响应面法等结合起来,对变截面梁的抗撞性能进行分析,建立了变截面梁的抗撞性多目标优化模型;采用优化算法进行求解,得到了变截面梁的最优设计参数和多目标优化后的Pareto最优解,并通过有限元分析对最优设计参数进行了验证;最后将优化后的变截面前纵梁结构应用于某越野车40%偏置碰模拟中。试验结果表明,碰撞侧A柱的加速度峰值显著降低,整车的被动安全性得到提高。     

钢筋混凝土环形截面构件的统一破坏模型

在Nielsen模型基础上,引入钢筋的销栓作用,并考虑混凝土的抗剪承载力,建立了钢筋混凝土环形截面构件在拉、压、弯、剪和扭复合作用下的统一破坏模型.同时,将所建模型与原Nielsen模型的理论解及现有环形截面构件的实验数据进行对比.结果表明,所建模型的计算结果更接近于实际情况,其在环形截面构件设计及计算中具有较好的适用性.     

一类薄壁变截面刚架对称临界载荷稳定问题优化算法

目的研究一类对称载荷下的单跨刚架临界载荷优化算法,探讨薄壁变截面刚架临界载荷的数值计算方法,以弥补解析解求解困难的缺陷.方法通过刚架结构拆分,运用差分方法将平衡状态下非线性微分方程离散化.以每段钢架的每个离散点挠度、柱脚弯矩和临界荷载为设计变量,构造包括未知临界载荷的目标函数,基于Fortran-PowerStation集成开发环境,编写无约束优化算法程序,通过等截面与变截面梁刚架具体算例进行验证.结果优化结果满足规定精度,证实了算法的适应性.结论算法考虑工程中变截面薄壁刚架结构稳定性问题,具备很好的实用性,可为工程结构临界载荷求解提供新的思路.     

轿车车门断面设计的原则和方法

介绍了轿车车门断面设计的基本方法,探讨了控制断面的作用和设置原则．结合车门间隙、车门密封、车门运动校核及车门结构件连接等具体设计过程,分析了车门断面设计中需要考虑的控制要素,阐述了轿车车门断面设计的基本思路和程序．     

桥梁结构抗震设计中截面刚度的取值分析

目前我国桥梁抗震设计规范对钢筋混凝土桥墩的截面弹性刚度取值没有统一的规定 ,一般取毛截面刚度来作为截面的弹性刚度 ,这与合理的取值之间有较大的差异 .在结合国外最新研究成果的基础上 ,对桥梁结构基于强度抗震设计中采用毛截面刚度所引起的误差进行了分析 ,并建议了一种基于截面弹性刚度合理取值的强度抗震设计方法 .     

浅析杜儿坪矿南九3号煤盘区的优化设计

以杜儿坪矿南九3号煤盘区为例,详细介绍了盘区设计优化的原则、技术方案、技术创新点,分析了盘区设计优化的社会经济效益以及盘区设计优化对提高矿井生产能力的重要性。     

水下隧道结构优化设计

基于现代设计理论,研究水下隧道结构断面的优化设计问题.建立以隧道结构断面关键几何尺寸为设计变量,隧道结构造价最低为目标函数,隧道建筑限界、抗浮稳定以及隧道应力为约束条件的优化设计数学模型,采用ANSYS有限元优化软件进行寻优搜索,求得隧道结构断面尺寸的最优设计方案.优化设计方案与原设计方案相比,隧道结构断面面积减少了16%,应力分布更为均匀,变形显著减小,且满足抗浮稳定安全的要求,表明隧道结构优化设计方案经济合理、安全可靠.     

木结构中轴心压杆（柱）稳定设计的直接法

在稳定设计中,根据已知轴向荷载来确定压杆（柱）的截面尺寸,当前国内外均采用反复试算的方法,设计过程非常繁琐,为了提高设计效率,笔者前面的研究中已提出了确定型钢压杆（柱）截面尺寸的简捷方法——直接法。在此基础上,本文进一步研究了木压杆（柱）截面尺寸的直接设计问题,首先导出了未知截面尺寸时压杆类型的判别准则,然后分别建立了大柔度杆及中等柔度杆截面尺寸的设计公式,使木压杆的稳定设计从根本上摆脱了传统的试算法,为结构工程师提供了简洁高效的设计工具。     

充填管袋堤坝结构断面优化设计

采用现代设计理论研究充填管袋堤坝结构断面的优化设计问题。构建以充填管袋堤坝结构断面关键几何尺寸为设计变量,堤坝工程造价最低为目标函数,设计高水位、设计低水位以及水位骤降3种工况下的边坡稳定安全系数等为主要约束条件的结构优化设计数学模型,借助FLAC3D软件进行结构分析并验证其边坡稳定性,优化模型求解采用复合形法。实例计算结果显示:优化设计方案与原设计方案相比,堤坝结构工程造价降低22.7%,土工管袋抗拉强度达到临界约束,堤坝结构的受力和变形状态有所改善,优化调整效果明显且经济效益显著。     

土石坝广义模糊优化设计

将广义模糊优化设计理论引入土石坝的优化设计中，对设计变量的选取及约束条件中模糊性因素的隶属函数作了较为详细的研究，建立了土石坝断面广义模糊优化设计模型。采用满足度解法将广义模糊优化模型转化为确定性优化模型进行求解。结合某面板坝工程实例进行断面优化设计，考虑约束条件的广义模糊性，获得了满意的计算结果，通过初始方案与优化方案的分析比较，肯定了土石坝断面广义模型优化设计方案的经济性，合理性与安全可靠性。     

梯田断面设计与优化研究

梯田断面的设计保证了梯田功能的实现和运行,学界对于梯田断面各要素之间的关系和约束条件观点不一,加上各地需要和客观条件差异,在梯田断面设计和优化思路上缺乏统一的认识,为梯田的科学化修筑,坡改梯政策施行的效果埋下了隐患。本文综合分析各学者在梯田断面设计上的参考因素和计算方法,在分析优劣得失的基础上为梯田断面设计的优化思路建立科学、统一的认识。     

箱形梁最轻设计法

设计箱形截面梁时可采用四个参变量:梁高h、腹板厚度t及两个系数α和β,根据强度条件、局部稳定条件及刚度条件得出一个求截面积最小的目标函数A,将已知条件(截荷、材料、跨度、支承情况等)代入进行求导即可最终求出四个参变量,截面尺寸即可确定,且其截面积必为最小.然后将截面尺寸园整,布置加劲肋,最后进行截面各方面的总校核,必要时对截面尺寸作些修正,设计即告完成.这种设计法从理论上保证了截面尺寸为最小;即使经过修正,尺寸也必然接近最小.而且设计是一次完成,避免了通常凑截面反复计算的繁琐性和盲目性.     

全蜗壳的非圆形断面水力设计及其CFD分析验证

针对水轮机全蜗壳常规水力设计方法中存在的不足,对蜗壳中水流遵循速度矩为常数规律运动的非圆形断面水力设计进行分析,利用数值计算方法,使蜗壳尾部圆断面内的水流遵循速度矩为常数的运动规律,而无需转换成椭圆断面,从而完善蜗壳非圆形断面的水力设计方法.经实例设计与CFD流场模拟分析验证表明,采用文中所提出的非圆断面设计方法设计出的蜗壳,水流运动基本符合设计假定,其流场分布与理论分析相符合,设计出的蜗壳流道平顺光滑,流态分布良好.