基于响应面模型和多目标遗传算法的动车组水箱优化设计

以获取动车组水箱最佳结构参数组合为目的,结合双向流固耦合分析,采用拉丁超立方抽样生成试验设计样本点,构建了动车组水箱的响应面近似模型,通过拟合优度验证了该响应面的准确性。最后运用多目标遗传算法寻找水箱结构参数优化设计的Pareto最优解前沿,以此提出优化策略。研究结果表明,基于响应面模型和多目标遗传算法的动车组水箱优化方法,有效克服了水箱结构总体性能方案设计时重复性和经验依赖的缺点,可为决策者进行目标权衡提供充分依据,为其他复杂模型的设计优化问题提供设计参考及解决方案。     

相变材料对家用水箱性能的影响及相变层厚度优化

基于相变蓄热水箱的发展现状,结合家用生活热水系统相关设计规范及标准,对相变水箱的结构进行了设计,并采用有限元软件对相变水箱的性能进行了模拟研究.首先建立了相变水箱的数值计算模型并利用实验数据验证模型的准确性;在此基础上,通过蓄放热阶段水温响应特性、相变材料温度及液相比等参数,对相变水箱的蓄放热特性进行了研究;另外,比较分析了不同相变层厚度参数对相变水箱蓄放热过程的影响,并对相变材料的用量进行了优化.结果表明,对于家用水箱,增设相变材料层可以延长水箱蓄热过程;在水箱放热过程中,放热时间随着相变层厚度的增加呈现先延长后缩短的变化趋势;与其他相变厚度的模拟工况相比,相变层厚度为30 mm时,水箱的释热性能最佳,放热时间较普通水箱增加10％左右,且维持水温处于较高温度的时间有所延长.可见相变材料的蓄放热特性直接影响着家用水箱的性能,寻求相变材料的最优用量可为相变水箱的设计及实际应用提供参考.     

高层建筑结构防倒塌设计的弹塑性变形分析

为防止高层建筑结构的突然倒塌,在保证三水准设防要求的前提下进行第二阶段设计时,必须进行结构弹塑性变形分析,结合2010年新抗震规范分析了弹塑性变形的影响因素和计算方法,以确保设计时结构的安全可靠性。     

关于住宅建筑用分户水箱取代高位水箱的探讨

分析了住宅建筑高位水箱供水存在的弊端，提出用户水箱取代高位水箱的设想，对分户水箱的原理、设计要求及应用前景进行了探讨。     

设计偏心距对偏心结构弹塑性扭转反应的影响

通过对三片抗侧力单元构成的偏心结构进行弹塑性时程分析,研究了弹塑性侧扭耦合反应与输入地震动强度之间的关系.随着输入地震动强度的增大,结构扭转反应经历3个阶段的变化,在弹性范围内扭转角单调增大,开裂后逐渐减小,屈服后则继续增大.扭转对侧向振动的影响则逐渐减小,侧扭耦合程度逐渐降低.分析结果表明:通过设计偏心距对偏心结构进行强度分配,可以控制弹塑性扭转反应并提高结构侧向变形能力.设计偏心距的不同取值,对刚性边构件的屈服水平和延性需求的影响最大.文章还对偏心结构基于性能的抗震设计进行了展望.     

静力与动力弹塑性分析在超限高层建筑结构抗震设计中的应用

随着我国经济的发展，超限高层建筑越来越多，如何评估和保证其在地震作用下的可靠性，是众多结构抗震工作者研究的课题。本文针对某超限高层办公楼采用静力弹塑性和动力弹塑性分析方法进行了研究分析。结果表明：对于超高层结构，由于高阶振型的影响显著，push—over方法中荷载的加载方式等需进一步研究，以使其分析结果满足设计要求。动力弹塑性分析方法即弹塑性时程分析方法，由结构初始状态逐步积分直至地震作用结束，能够计算结构构件在每个地震波记录时刻的地震反应。尽管这种分析的工作量是相当大的，但随着计算机技术的发展，弹塑性时程分析方法有广泛的应用前景。本文在目前研究成果的基础上，对某超限高层进行了分析，得到了满意的结果，对指导设计起到积极的作用。     

基于PERFORM-3D的筒中筒结构弹塑性时程分析与性能评估

采用PERFORM-3D软件及纤维剪力墙单元,通过对一14层筒中筒结构试验模型进行弹塑性时程分析,并与试验结果对比,验证了软件模型的合理性。通过结构在不同烈度情况下的变形分析,具体研究了该结构的层间位移角分布,并参考美国性能规范ASCE41—06,对结构在弹塑性阶段的性能进行评估。得出在高烈度地震动下结构底部剪力墙出现较大塑性变形,以耗散大部分能量,同时给出相应的设计建议,为同类高层结构弹塑性分析提供参考。     

基于黏滞阻尼器的RC框架抗震性能提升设计

基于性能化设计理念，对既有RC框架结构提出了一种基于黏滞流体阻尼器的抗震性能提升设计方法.以大震作用下的结构弹塑性位移作为性能控制目标，利用等价高阻尼弹性位移反应谱，通过迭代进行原结构和减震结构的弹塑性位移响应计算.利用算例展示了不同黏滞阻尼器速度指数减震方案的设计结果，并与工程实践中常用的基于小震工况设计方法结果进行对比.结果表明，所提方法可以实现性能设计目标且避免直接对结构多次进行弹塑性时程分析，设计过程高效快捷.该方法更适合采用低速度指数的黏滞阻尼器，在阻尼器成本和结构大震位移响应相同的情况下，相比速度指数为0.6的减震方案，采用速度指数为0.2的阻尼器在中、小震作用下的结构位移响应可以分别减小16%和30%.     

基础隔震结构弹塑性位移反应谱及其应用研究

为了得到实用化的基础隔震结构弹塑性位移谱并将其应用于基础隔震结构的抗震设计中,基于不同的场地类别和地震类型,本文选取了1 217条加速度峰值大于10gal的强震记录并将其分为9组,利用数值方法对基础隔震结构的弹塑性位移反应谱进行了求解.通过研究位移反应谱的影响因素,建立了模型化弹塑性位移反应谱,并给出了实用的计算公式及地震动位移峰值.对两个自振周期不同的基础隔震结构进行弹塑性时程分析,分析结果表明,利用该公式可以很好地预测基础隔震结构的隔震层位移.     

利用屋顶水箱减小多层房屋结构地震反应设计

在结构控制理论研究成果基础上,提出了利用多层房屋结构屋顶水箱作为TMD＆TLD装置系统来达到减震的目的;进一步对屋顶水箱作为减震装置的构造设计．并用仿真算例验证屋顶水箱作为减震装置系统设计的可行性和实用性．     

大型储罐工程抗震设计交互系统的构建

为了满足大型储罐抗震设计的地震动响应数据需求,基于有限元法建立大型储罐有限元数值分析模型,采用时程分析法获取大型储罐抗震设计地震动响应数据,构建抗震设计地震动响应数据库。针对大型储罐结构抗震设计需要,设计大型储罐工程抗震设计交互系统,实现工程技术人员在四类场地、三种抗震设防烈度下的大型储罐结构抗震交互设计,提高了大型储罐抗震设计的效率。     

某高层双塔连体结构抗震设计

针对某高层双塔连体结构"头重脚轻"的不规则高层建筑,采用性能化设计思想,通过弹性阶段承载力和弹塑性阶段变形验算来确保结构的抗震安全性,并基于计算结果对结构方案进行优化调整.结果表明:采用基于性能的抗震设计方法能有效保障复杂结构的抗震安全性,相关思路及设计经验可供相同类型结构的抗震设计参考.     

基于沉降控制的储罐CFG桩复合地基设计方法

针对传统的储罐CFG桩复合地基按承载力控制的设计方法没有充分考虑桩间土和CFG桩的实际承载力的问题,根据复合地基中桩间土和CFG桩的变形受力特性以及储罐基础的特点,提出了基于沉降控制的储罐CFG桩复合地基设计方法。根据复合地基沉降与不同加固深度和不同置换率的关系,按复合地基的允许沉降,确定某一经济可行的地基处理技术方案,并验算复合地基的整体承载力,从而实现优化设计,并通过工程实例应用验证了此方法的可行性和经济性。     

SD法与建筑空间环境评价

借助心理实验的ＳＤ法——语意学解析法（Ｓｅｍａｎｔｉｃ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ），提出了一种建筑空间环境评价的实态调查方法，使对建筑空间的评价由感性上升到理性及定量分析成为可能。归纳出ＳＤ法的操作要点，提出了评价尺度的设定原则、评价操作的程序、实态调查的多因子变量分析方法以及评价结论的意义。空间环境评价是建筑学领域中建筑策划的主要内容之一，ＳＤ法也是现代设计方法论中的重要手段和技术准备，对建筑学传统的理论体系的变革和发展有重要意义。     

有限宽裂纹板受一对集中剪力时弹塑性解

针对运用断裂力学传统方法进行裂纹尖端的弹塑性应力场分析均为小范围塑性区的假定,不能准确反映塑性区应力情况的问题,利用裂纹线场分析方法,对理想弹塑性材料的有限宽平面板在裂纹面受到一对集中剪力作用时裂纹线附近的应力场及弹塑性边界进行了分析。不采用小范围塑性区的假设,直接通过将裂纹线附近弹塑性边界上弹性应力场与塑性应力场的匹配,获得了裂纹线附近弹塑性应力场的解析解以及弹塑性边界上单位法向量的表达式。用裂纹线分析方法可以准确地反映裂纹附近的弹塑性应力分布,该种方法的应用将成为断裂力学的一个重要发展方向,对石油天然气构造应力分析、材料力学分析具有参考价值。     

土工有限元中弹塑性分析的实现

为了实现土工有限元的弹塑性分析，文章讨论了在Super-Sap中如何实现弹塑性分析的方法，重点介绍了利用现成的Super-Sap有限元软件和三维弹塑性有限元计算程序对岩土类材料实现弹塑性分析的原理与步骤。计算实例表明，利用这种方法可以快捷地实现土工有限元的弹塑性分析与计算结果的可视化。     

基于应变的热采井套管设计方法

提出基于应变的热采井套管设计方法,确定基于应变的设计准则,通过建立三维弹塑性有限元模型,模拟分析热采井多轮次生产过程中应力和应变变化规律,并以胜利油田A井为例进行实例设计。结果表明,该设计方法密切结合热采井"注-焖-采"生产过程,可考虑多轮次循环温度载荷对套管的损伤程度,通过计算多轮次生产条件下套管上的累积塑性应变,依据热采井生产轮次要求及应变准则,科学灵活地设计套管,可以为热采井套管柱设计提供新思路。     

考虑群桩效应的桩基储罐地震振动分析

桩基是大型储罐设计时经常采用的重要形式,在地震区必须对其进行抗震设计.根据豪斯纳储罐振动理论,建立了桩基储罐在水平地震作用下的振动模型,提出了对桩的内力和变形的动力分析方法,在计算中考虑了群桩效应对内力和变形的影响,同时根据文克尔地基模型提出一个简单而实用的群桩效应计算方法,分别按考虑和不考虑群桩效应进行了算例分析.结果表明,两种计算结果差别很大.文中提出的分析方法对工程设计有重要的意义.     

Mohr-Coulomb内切圆屈服准则在ABAQUS软件边坡分析中的应用

在ABAQUS软件提供的线性Drucker-Prager模型和场变量的基础上,结合Mohr-Cou-lomb内切圆屈服准则在ABAQUS中的参数转换公式,对边坡进行稳定性计算。依据弹塑性有限元计算中边坡的各种失稳判据对Mohr-Coulomb屈服准则以及Mohr-Coulomb内切圆屈服准则在边坡稳定分析中的适用性进行了探讨,同时对边坡的失稳判据结果进行了对比分析,鉴于在工程应用中的适用性,当采用强度折减弹塑性有限元法进行计算时,宜联合采用位移判据和塑性区判据对边坡的稳定性进行分析。     

基于H型钢残余应力主动控制的矫直工艺设计

针对H型钢辊式矫直过程残余应力的主动控制,基于工程弹塑性理论建立一种矫直过程应力演变的分析模型;采用离散解析实现对模型的快速数值求解;继而基于该分析模型建立一套能够实现残余应力主动控制的工艺参数主动设计方法;运用该方法对典型规格H型钢矫直工艺参数进行工艺设计.建立的分析模型运算结果与有限元结果吻合且计算成本得到有效控制,模型能够实现有限时间内整个矫直工艺参数域内残余应力演变结果的分析;工艺设计方法能够得到一定目标参数和约束条件下的残余应力主动控制工艺参数.