考虑压杆稳定性的桁架拓扑优化设计

目的 初探用进废退思想在桁架拓扑优化设计中的应用,开发相应的优化程序并用算例进行验证。方法 在桁架拓扑优化设计中考虑结构中受压杆的稳定性,同时考虑材料应力约束和压杆的稳定应力约束,通过杆件的实际受载情况及其应力约束值来调整各杆件的截面积,剔除优化结果中截面积小于阈值的杆件,以得到最优的拓扑结构和杆的截面大小,使各杆在保证结构稳定的前提下各尽所能,物尽其用。结果 优化结果表明桁架达到减重和安全稳定的     

交错桁架钢框架结构抗震设计方法研究

为实现交错桁架钢框架结构的延性设计,提高结构的抗震性能,通过研究桁架腹杆设计方法与结构层间位移角限值要求,提出了一种交错桁架钢框架结构抗震设计方法.首先分析了交错桁架钢框架结构中桁架的典型破坏机制,基于桁架空腹节间弦杆破坏的理想失效模式,提出了水平地震作用下桁架杆件的内力计算模型及罕遇地震作用下腹杆内力的调整方法;其次,基于桁架理想失效模式和极限变形能力,分析了罕遇地震下桁架层间位移角的组成,推导并提出了不同空腹节间距下结构的弹塑性层间位移角限值;最后,提出了水平地震作用下交错桁架钢框架结构抗震设计方法及流程.算例分析表明,采用本文提出的抗震设计方法,能有效地耗散地震能量,实现结构"强腹杆弱弦杆"和"大震不倒"的抗震设计目标.     

基于粒子群-布谷鸟搜索算法的桁架结构优化设计

为进一步提高布谷鸟搜索(Cuckoo Search,CS)算法在桁架结构优化设计中的适应性能,克服CS算法搜索新解过程相对盲目、速度慢、精度低的缺点,把粒子群(PSO)算法中粒子位置更新思想引入到CS算法中,并将粒子群-布谷鸟搜索(PSO-CS)算法应用于桁架结构尺寸优化设计.以10杆经典桁架为例,在满足应力约束、位移约束的条件下,对桁架结构进行尺寸连续设计变量和离散设计变量最优化设计,并与其他优化算法的结果进行对比.数值算例结果表明,PSO-CS算法具有收敛速度快、精度高、稳定性好的特点,可以有效地解决桁架结构尺寸优化问题.     

钢筋混凝土拱桁架的最优化设计

本文对钢筋混凝土拱桁架进行优化设计,首先初拟断面尺寸,用刚架有限元进行内力计算.然后对每类杆用0.618方法进行优化设计.用优化的断面尺寸对结构进行内力重分析和对杆件再优化.依此迭代下去,直至收敛.此时可得出结构造价最省的断面尺寸和相应配筋.本文例举了三个实例说明拱桁架优化设计的经济效益.     

用杆件截面递增迭代法对位移约束桁架进行优化设计

采用杆件截面递增迭代法,对具有位移约束的桁架进行优化设计.在迭代公式中,杆件截面增量的权重采用杆件各自的应变比能,保证了迭代收敛的稳定性.为提高优化设计的收敛速度,提出一种迭代加速因子,它既保证了优化设计解的精度又提高了收敛速度.通过对三杆平面桁架、n节间平面桁架进行优化设计研究,验证了该方法的有效性,为大型结构优化设计奠定了基础.     

模拟退火算法在钢桁架优化设计中的应用

将模拟退火算法应用于桁架结构离散变量优化问题,提出新的用于离散变量的退火邻域结构,进行了三杆和十杆桁架结构模拟退火算法优化计算,并与遗传算法和传统优化设计方法的优化结果进行了比较.结果表明模拟退火算法对桁架结构离散变量的优化问题更加有效,且新的邻域结构加快了算法的收敛速度,提高了算法的稳定性和有效性.     

张弦桁架尺寸及预应力优化设计

就设计变量为预应力和截面尺寸的张弦桁架优化设计问题,考虑结构在预应力态和荷载态的性态约束条件,建立了使结构重量最轻的优化数学模型.在求解时,预应力的取值综合考虑了使结构重量最轻和满足结构位移约束的起拱要求.由于优化模型应力约束条件中考虑了钢结构规范规定的压杆稳定问题,使优化结果更接近于实际工程.算例表明算法是有效的.     

基于APDL语言的结构优化设计

以三杆桁架为例,介绍了运用APDL（Ansys Parameter Design Language）语言进行参数化建模及结构优化设计的过程,得出了参数的优化结果.该优化过程表明,运用APDL进行优化设计的方法避免了大量的重复有限元建模和前后处理操作,明显提高了产品的设计效率.     

改进的遗传算法在型钢桁架结构拟满应力优化设计中的应用研究

将遗传算法应用于型钢桁架的拟满应力优化设计中,为改进传统遗传算法优化计算过程中结构重分析次数太多、搜索效率不高的缺点,运用并列选择技术对传统的遗传算法进行了改进.把型钢桁架的满应力优化设计看作是一个多目标优化问题,同时把离散变量的满应力优化设计与改进的遗传算法相结合,充分考虑受压杆件的稳定性,建立以各杆应力比最大为优化目标的适应值函数,根据工程实际充分考虑规范规定的约束条件和各项技术标准要求,建立了型钢桁架结构的优化模型,大大提高了优化运算效率.算例结果表明,改进的遗传算法收敛快、精度高,应用于离散变量结构优化设计是有效的.     

大跨张弦桁架结构尺寸优化设计研究

以结构重量为优化目标函数,以杆件截面为设计变量,对大跨张弦桁架结构进行尺寸优化设计研究,考虑了杆件长细比、强度和稳定以及结构刚度等约束条件.杆件截面设计变量采用现行规格离散值,利用直接搜索法进行优化搜索.研究表明,大跨张弦桁架结构设计是由结构刚度条件控制的,直接搜索法与离散设计变量联合使用提高了优化搜索速度.     

基于稳定理论的低碳钢托架结构参数的优化设计

本文应用“型钢柱稳定设计直接法”理论,对低碳钢三角形承重托架的结构参数进行了优化分析。在综合考虑了结构的强度条件和稳定条件的基础上,导出了最佳结构角的计算公式。算例研究表明,将本文的结论应用于工程设计将产生显著的经济效益。     

网架结构的优化设计及极限分析

本文编制了网架结构优化设计和极限分析的计算程序．并对网架结构进行了分析。通过实例．将结构的优化设计和极限分析有机地结合起来，从而提高了网架结构的极限承载能力。     

空间钢管桁架式城市景观桥梁设计

基于轻型化、美观及经济性的优点,圆钢管桁架结构越来越多地被运用到桥梁结构中。以大连市一座城市景观桥梁为例,介绍了新型钢管桁架桥梁的设计过程,为今后此类桥梁的设计提供了一定的借鉴。     

桁架材料和结构组合多目标优化设计

同时为桁架的每个杆件确定最为合适的材料和结构尺寸属于桁架材料和结构组合优化问题．提出一种桁架材料和结构组合多目标优化的方法．为材料分配唯一的标识编码，把杆件所用材料直接作为设计变量，并且和杆件截面积一起构成设计变量空间．考虑结构重量、成本和节点位移3个目标以及应力约束，建立了桁架材料和结构组合优化问题的数学模型．应用多目标遗传算法进行求解．算例结果表明，采用多目标遗传算法可以为桁架设计参数的确定提供多种选择方案，决策者可以根据目标的重要程度确定最后设计方案．算例分析结果验证了该方法的有效性．     

遗传算法在桁架优化设计中的应用

用遗传算法处理设计变量为杆件中离散型材截面的桁架最轻重量优化问题。将离散的截面参数用二进制的遗传因子表示，利用染色体的遗传繁殖和自然淘汰等特点，可以在较广的参数域内对优化解进行搜索。并将满强度设计与遗传算法相结合，加速了收敛速度。算例表明，在不大的计算量下可获得相当良好的全局性优化解。     

蚁群算法在桁架结构离散变量优化设计中的应用

文章进行了离散变量结构优化设计问题的分析;论述了蚁群算法原理;进行了该算法在桁架结构优化设计中的应用研究;进行了拓展该算法应用领域的尝试;建立了桁架结构的优化设计模型;通过例题来验证该算法应用的可行性和有效性。     

基于响应面法的油田蓄热式加热炉燃烧器优化设计

为提高水套加热炉热效率,降低污染物排放浓度,设计适用于油田水套加热炉的蓄热式燃烧器,并确定最优结构参数。基于响应面法采用三因素五水平的中心复合试验设计和岭嵴分析方法,通过数值模拟分析加热炉燃烧器燃料气喷口与二次空气喷口之间相对高度、二者之间径向距离和二次空气大直径喷口间夹角三因素对辐射管内NO浓度的影响机制,确定燃烧器最优结构参数。结果表明:二次空气大直径喷口间夹角的变化对响应值的影响最为显著,较小的夹角能够获得更均匀的温度分布和更低的NO排放浓度(体积分数);采用优化后燃烧器的加热炉NO浓度明显降低,理论热效率也有一定提高。数值模拟结果与建立的响应函数模型预测值基本一致,采用响应面法优化水套加热炉蓄热式燃烧器结构的方法是可行的。     

带有频率约束的索网桁架式可展开天线

针对太空索网桁架式可展开天线的结构特点和性能要求对其结构初始设计进行了优化研究。以刚性周边桁架壁厚和柔性索半径为设计变量,结构重量和天线表面精度为目标函数,结构的基频和应力为约束条件,建立了天线的多目标优化数学模型。本文采用序列二次规划法对这一包含有动力约束的非线性复杂模型进行求解,通过实例计算,得到了较为满意的结果,证明了本文模型与方法的可行性和有效性。     

鸭式制导炮弹气动外形优化设计方法研究

为了获得鸭式制导炮弹的最佳气动外形参数,建立了鸭式制导炮弹的气动外形参数优化数学模型,以气动性能参数要求为设计依据,提出一种鸭式制导炮弹气动外形参数的优化设计方法。对某鸭式制导炮弹算例的气动外形参数进行优化,结果表明:优化得到的气动外形参数能够保证该弹在飞行过程中稳定性适当,稳定性与操纵性匹配,舵偏角和平衡攻角匹配较好。该方法可作为此类弹箭气动外形设计的工具。     

带加劲肋钢-混凝土组合蜂窝梁力学性能试验研究

对一根带加劲肋的钢-混凝土组合蜂窝梁进行了模型试验,考察了该结构在不同荷载作用下的受力和变形特点.试验表明,由于剪力次弯矩的影响,组合蜂窝梁孔口截面将先于翼缘板进入屈服,其对变形的影响也不可忽略.基于空腹桁架计算理论,考虑加劲肋的影响,推导了组合蜂窝梁应力的计算公式,并与试验结果进行了对比分析,结果表明,理论计算方法可以较为准确地反映圆孔边缘应力的分布规律,弯剪作用下最大应力出现在圆孔截面150～165°处.同样采用空腹桁架方法推导了组合蜂窝梁挠度的计算公式,与试验结果、有限元结果和规范建议方法进行了对比,各结果吻合良好,本文计算公式可为组合蜂窝梁正常使用阶段的挠度验算提供参考。