新型索拱桥索力与拱轴线双优化实用方法

针对新型索拱桥的特点,提出一种可同时进行索力和拱轴线双优化的方法。基于影响矩阵的原理和迭代法,以弯曲应变能最小为优化目标,提出在抗弯惯性矩无穷小的三铰拱索拱桥有限元模型上,进行拱轴线迭代的实用方法,以同时达到索拱桥的索力调整与拱轴线双优化的目标。以跨径600 m索拱桥作为算例,验证本文方法的有效性及实用方法各参数对结果的影响。研究结果表明:与仅考虑一种优化因素相比,本文方法弯矩分布更合理,弯矩极值约小10%,弯曲应变能约小20%。抗弯惯性矩无穷小模型比抗压刚度无穷大模型能得到更小的弯曲应变能状态;三铰拱模型迭代收敛性能比两铰拱与无铰拱模型的优;索拱桥压力线高次抛物线拟合后的结构内力比低次抛物线结果的优。     

基于网络响应面的多目标优化方法

为提高多目标优化算法的收敛性以及Pareto解的分布均匀性,构建了基于网络响应面的多目标优化方法.将前馈（BP）网络以及自适应共振（ART）网络的优点相结合,充分利用各子目标每1次独立优化时获得的最优解,并将其作非占优判断后作为初始样本自适应地构建网络响应面,从而提高了Pareto解的收敛性以及多样性指标.对网络获得的每个新类进行各子目标值计算,同时对该子目标值做相似度计算,进一步剔除相似度高的样本,从而提高了Pareto解的分布性指标.通过常用的多目标优化测试函数验证该方法,并与改进的非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）以及随机权和算法作对比,结果表明该方法能明显改善多目标优化方法的各性能指标.     

基于响应面的多工位锻造工艺优化

利用Taguchi方法对多工位锻造工艺参数进行显著性筛选,采用随机抽样的拉丁超立方(LHS)设计并进行数值模拟实验,运用最小二乘法(LS)和移动最小二乘法(MLS)建立抽样点的响应面模型,应用遗传算法进行迭代优化,并对2种建模方法加以对比.结果表明,MLS模型的误差比LS模型平均降低36.7%.多工位锻造零件经过近似模型方法优化,最大成形载荷从918 kN降至569 kN,成形质量显著提高.     

钢-混组合结构蝶形拱桥索力优化

以中承式钢-混组合结构蝶形拱桥为研究背景,对以异型拱为代表的拱桥的索力优化问题进行研究。运用MIDAS/Civil软件建立桥梁结构的有限元模型,通过对比分析不同张拉索力下的拱肋轴力、弯矩、应力以及索力不均匀程度,确定最合理的吊杆张拉力,同时对4种不同的张拉方案从拱肋轴力、拱肋弯矩、主梁应力以及吊杆内力等方面进行对比分析,以确定最优的吊杆张拉顺序,最后以确定的吊杆张拉力和张拉顺序对吊杆进行验算。研究结果表明,该蝶形拱桥的第二次吊杆张拉力选取中索450kN、边索550kN较为合理,最优的张拉方案为先张拉拱顶两侧的两根吊杆,再张拉拱顶吊杆,然后从拱脚向拱顶对称张拉,吊杆的最大应力和应力幅均满足规范要求。     

索膜结构非线性风振响应研究

索膜结构是一种新型大跨度空间结构形式,该类轻柔结构对风的作用十分敏感,风荷载往往是结构设计的控制荷载。本文运用有限元程序对一实际索膜结构进行了自振分析,然后用自编程序进行了结构风振响应的理论分析,分析中考虑了风向、风速、膜预张力和脊索预拉力等基本参数变化对结构响应的影响,得到一些有工程实际意义的计算结果和结论。     

粘弹性索非线性响应及动力稳定性

根据Ｒｅｖｌｏｎ材料的一维本构方程及索的运动方程导出了粘弹性索在重力作用下,面内和面外的偏微分运动方程。利用Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法将偏微分方程转化为一组非线性常微分方程。给出了粘弹性索的动力稳定性分析方法。通过数值仿真研究说明了弹性和粘性参数对索的动态响应的影响。     

索膜结构的非线性风振响应

索膜结构是一种新型大跨度空间结构形式,该类轻柔结构对风的作用十分敏感,风荷载往往是结构设计的控制荷载.文中运用有限元程序对一实际索膜结构进行了自振分析,然后用自编程序进行了结构风振响应的理论分析,分析中考虑了风向、风速、膜预张力等基本参数对结构响应的影响,发现索膜结构的自振频率随膜预张力的增加而明显增大,风速对结构风振响应也有较大影响.     

非线性对提篮拱桥地震响应的影响分析

提篮拱桥由于拱肋内倾使其结构特性发生变化,其地震响应不同于平行肋拱桥。本文在修正地震波的基础上,以郑州黄河桥的钢管混凝土提篮拱桥为例,采用计算机模拟的方法,建立桥梁地震响应分析的有限元模型,分析了非线性对提篮拱桥地震响应的影响。结果表明,材料非线性和几何非线性对提篮拱桥地震响应有比较大的影响,为了桥梁结构的安全,在抗震设计中必须考虑非线性的影响。     

考虑非线性影响的下承式钢拱桥地震响应

 为研究下承式钢拱桥的非线性地震响应和损伤机理,结合徐州京杭运河大桥工程,采用考虑非线性的计算方法,分析了下承式钢拱桥在强震作用下的地震响应和损伤情况。结果表明,下承式钢拱桥具有良好的抗震性能,在强震作用下损伤程度不明显;在考虑几何非线性与材料非线性条件下,拱顶面外弯矩显著增大;考虑非线性对结构横向振动与竖向振动位移响应的影响基本一致;下承式钢拱桥在拱脚、风撑端部及拱肋容易发生损伤;风撑作为连接构件是横向地震作用下的薄弱环节,在地震高烈度地区设计该类桥梁时,对上述薄弱环节应予以重视。     

中承式钢管混凝土拱桥吊杆索力检测

重点讨论了当今应用最为广泛的索力检测法--振动频率法的原理及应用.应用振动频率法对成桥后的钢管混凝土拱桥进行吊杆索力检测.振动频率法操作方便,对结构无破坏,测试精度较高,具有较高的实用价值.     

基于支持向量机响应面的车身部件声特性优化

针对车身部件声学特性优化中计算设计灵敏度复杂和传统响应面法准确度较低的问题,提出用支持向量回归机方法构造响应面.支持向量机根据结构风险最小原理,具有小样本学习性能.本文用最小二乘支持向量机(LS-SVM)构造汽车地板部件的模态频率、域点声压的响应面,对其优化找到最优点.结果表明:与最小二乘法相比,支持向量机构造的响应面更接近仿真试验,优化结果与实际最优解更为接近.     

不对称V型斜跨钢箱拱桥索力优化及控制

以某座不对称V型斜跨钢箱拱桥为工程背景,建立有限元模型,结合现有拱桥与斜拉桥合理成桥状况调索方法,采用刚性支承连续梁法、零位移法、刚性吊杆法和最小弯曲能量法这4种常规调索方法对此异型拱桥成桥吊杆索力进行初调,并采用影响矩阵法对索力进行优化,发现常规调索方法得到的成桥索力分布较不均匀,优化后能得到较为均匀的索力,并一定程度改善结构在成桥恒载状况下的变形及受力.考虑异型拱桥施工过程中吊杆张拉工序对结构受力的影响,采用4种不同的张拉工序,对比分析张拉过程中吊杆索力极值、主拱圈扭矩极值、平面内弯矩极值、平面外弯矩极值及平面外位移极值,发现采用方案一(即中间至两端错位张拉吊杆)为最合理的张拉工序,研究成果对异型拱桥的设计及施工均有一定的应用价值.     

预应力效应对无背索斜拉桥索力优化的影响分析

无背索斜拉桥成桥状态结构内力和线形的确定是斜拉桥设计和施工过程中的重要程序,成桥状态的合理性是保障无背索斜拉桥结构安全、适用和经济的重要前提。针对预应力混凝土无背索斜拉桥在考虑和不考虑预应力效应的情况下,采用基于影响矩阵的未知荷载系数法,在对主梁和桥塔特定截面位移约束的条件下,对全桥结构进行索力优化并分析结构受力状态。分析结果表明,预应力效应对无背索斜拉桥索力优化和结构受力有较大影响,在实际无背索斜拉桥结构分析中不能忽略预应力效应对全桥结构索力优化的影响。     

基于响应面的液力变矩器叶片优化设计

针对现有变矩器性能分析方法的不足,在液力变矩器三维流场数值模拟的基础上,采用响应面法对叶片进行优化.首先根据变矩器流场模拟结果,并考虑机械损失的影响,计算变矩器效率、变矩比等输出特性;然后以最高效率为优化目标、起动变矩比为约束条件、二阶多项式为响应面函数,采用正交试验法设计试验样本,建立叶片优化模型并进行优化计算.计算...     

基于ANSYS的大跨度斜拉桥非线性成桥索力优化研究

将有限元计算与优化设计分析相结合,在索力变化对结构响应和目标函数敏感性分析的基础上,综合考虑结构内力、线形控制条件,提出一种全过程计入结构几何非线性影响的大跨斜拉桥合理成桥索力优化方法,采用一阶分析法对成桥索力进行迭代优化.基于ANSYS的优化分析模块,对一大跨斜拉桥成桥索力进行了计算,验证了方法的正确性和有效性.     

基于响应面的预制泵站内潜水泵安装高度优化计算与分析

为了研究潜污泵安装位置对一体化预制泵站沉积特性的影响,以颗粒沉积率最小为目标,基于响应面法对一体化预制泵站中潜污泵安装位置进行数值优化.结果表明:随着潜污泵悬空高H1的增加,一体化预制泵站沉积率持续上升;随着泵间距S的增加,沉积率持续增加;随着中心距L的增加,沉积率先下降再上升;优化后潜污泵悬空高H1为82mm,泵间距S为600mm,中心距L为500mm,沉积率比优化前降低了20.2％.     

基于改进响应面的桥梁抗弯刚度修正

根据响应面法(RSM)的应用条件,从工程应用角度研究响应面法改进方法及桥梁抗弯刚度修正中确定设计空间大小的一般原则。利用单因素试验法,令抗弯刚度在初始设计值的基础上产生单位改变量,考察目标函数对应的改变量,建立两者之间的线性函数关系,以初始有限元模型的目标函数值和对应实测值的差值为目标,通过优化算法,使待修正参数的设计空间快速逼近最优区域。在优化的设计空间里建立响应面模型对桥梁结构抗弯刚度进行修正。数值算例和三跨连续梁实桥静载试验算例证明:该方法显著地提高了基于响应面的桥梁结构抗弯刚度修正的精度。     

基于Kriging改进响应面的挂篮可靠度分析

将Kriging改进响应面法推广到挂篮使用可靠度分析中,研究了范和港大桥牵索挂篮的可靠度问题。通过拉丁超立方抽样选取少量均匀分布的样本点,快速拟合出接近极限状态方程的响应面,进而计算结构的可靠度。计算结果表明,Kriging改进响应面法是可行且有效的,范和港大桥挂篮在使用中具有较高可靠度。     

基于自适应响应面的多边形坯料形状优化设计

为了减轻设计者繁重的坯料形状试错仿真工作,对板料冲压工艺中具有很强实用价值的多边形坯料形状进行了优化设计.采用智能试验设计、移动最小二乘法、自适应优化更新方法构建响应面代理模型,优化多边形坯料形状,并开发了相应优化设计程序.以某汽车侧围内上板实际零件冲压成形为算例,进行了坯料智能设计,并对优化前后的成形效果进行比较.结果表明:优化后的坯料其成形破裂、起皱缺陷明显减少,能够获得较好的成形;文中方法可提高基于响应面代理模型的优化设计效率及精度,有助于提升模具设计智能程度,加快模具设计进程、减少生产成本.     

钢管混凝土拱桥扣索一次张拉索力优化改进算法

为避免施工中反复调索的繁琐工作,同时保证钢拱肋松索成拱后线形满足期望要求,基于零阶优化法,运用大型有限元分析软件ANSYS,开展钢管拱肋扣索一次张拉索力优化研究. 提出基于扣索内力法确定索力迭代初值并在各迭代子步中对程序自动搜索值进行宏观调整的改进算法. 算例表明：改进算法可提高迭代效率和计算精度,按优化出的索力和预抬量进行施工控制,钢拱肋松索成拱线形与设计值吻合良好,克服了传统力学法调索中存在的较大马鞍形变形问题.