基于类桁架连续体的柔性机构拓扑优化设计

以各向异性类桁架连续体为材料模型,以材料在结点位置的密度和主轴方向作为设计变量.结点在指定方向的位移为目标函数,根据有限元分析得到的应力应变场,采用优化准则法优化材料分布形成类桁架连续体.在微机电系统中可直接用各向同性材料,还可通过引入微小间隙使各向同性材料具有方向性.因材料在设计域内是连续分布的,不需要抑制中间密度,避免了其他拓扑优化方法中普遍存在的棋盘格现象、网格依赖性以及局部极值等数值不稳定问题.提供几个算例,并和已有结果进行比较,说明了此方法的有效性.     

节点区柱钢管不全贯通式钢管混凝土柱－梁节点区的受压试验研究

节点区柱钢管不全贯通钢管混凝土柱－梁节点是一种新型的节点形式. 其主要特点是: 柱钢管在节点区不全贯通, 各层间钢管柱分离或者在梁通过处开孔, 保持楼层框架梁纵筋贯通节点, 由于柱钢管在节点区不连续而导致其轴向承载力的下降通过加大节点区截面并配置环形钢筋来加强. 本文对该种节点进行了9个试件的受压试验, 研究了梁通过处钢管开孔及各层间钢管柱分离两种型式的柱钢管不全贯通式节点的力学性能、包括轴压及偏压的受压破坏形态、开裂荷载、极限承载力、结构变形能力, 以及环梁钢筋、钢管及纵筋等部件的受力特性.     

钢管混凝土框架结构模拟地震振动台试验

按1:10缩比设计制作了一榀钢管混凝土柱-H钢梁框架结构模型,并进行了模拟地震振动台试验.测试了模型结构动力特性及在El-Centro波、天津波(N-S)和武汉人工波激励下的地震反应.根据模型加速度、位移和应变反应,按相似关系反推原型结构在各种地震波作用下的地震反应,得到原型结构顶层屋面最大位移和层间位移值,进而得到结构弹性总位移角值和层间位移角值.试验及分析结果表明:模型结构最大位移为3.84 mm、加速度放大系数为3.35;模型结构前3阶频率分别为9.51、10.91和17.75 Hz,对应原型结构前3阶周期分别为1.05、0.92、0.56 s,其整体平扭与平动周期比为0.53(Y向)和0.61(X向);原型结构在8.5度多遇地震时整体处于弹性状态,最大弹性总位移角值和层间位移角值分别为1/750和1/318,未超过现行规范限值要求.     

基于微粒群算法的桁架频率拓扑优化

研究桁架结构频率拓扑优化的微粒群算法。采用混合罚函数法分开处理结构固有频率约束和其他约束条件,既保证所有约束能够严格满足,又提高了微粒群算法的收敛速度。由模态识别系数判断出虚节点自由度产生的局部振动模态,排除其对应的频率,得到结构真实的固有频率。算例计算结果表明,无论是频率极值优化问题,还是具有频率约束的结构优化问题,联合使用微粒群算法和模态识别系数都可以很方便地获得桁架最优截面和拓扑构型。     

MgO钢管自应力混凝土短柱轴压试验研究

实验研究了添加MgO膨胀剂自应力钢管混凝土短柱轴压下的力学性能.研究分析了初始自应力对其强度和变形能力的影响.试验结果表明由于钢管约束膨胀产生的自应力使核心混凝土三向受压,提高了组合柱的轴压极限承载力;自应力的存在延缓了弹塑性阶段核心混凝土裂缝的扩展,提高了核心混凝土的切线模量;同时使核心混凝土内部更为致密,有效地解决了钢管混凝土脱粘的问题,有力地保证了钢管和核心混凝土的协同工作.     

钢管混凝土桁架梁结构的抗弯刚度研究

将钢管混凝土桁架梁结构简化为平面桁架,应用子结构法推导出计算方程,采用matlab程序解出该平面桁架的内力,再将平面桁架等效为梁结构,用相同条件下桁架所受的内力代替梁的内力,推导出了钢管混凝土桁架梁的等代抗弯刚度的计算方法,并通过与传统计算理论的分析比较,验证本文提出的计算理论公式的优越性。     

钢管RPC轴压短柱的有限元分析

在建立钢管超高强混凝土有限元模型的基础上,通过对22根圆钢管RPC轴压短柱进行模拟分析,并与试验结果作对比,验证     

加速微种群遗传算法及其在结构优化设计中的应用

将微种群遗传算法与基于启发式模式移动的局部寻优方法和Aitken Δ^2加速策略相结合,给出了一种加速微种群遗传算法．算法中利用Aitken Δ^2加速策略改进当前种群,利用基于启发式模式移动的局部寻优方法改进子代群体．利用3个数值优化算例测试了算法的性能,表明本文算法具有较好的收敛性和计算效率．最后将其用于桁架结构截面优化设计,10杆平面桁架和25杆空间桁架的优化结果表明,本文算法的计算精度和计算工作量均优于传统的遗传算法．     

大跨度单榀拱桁架的非线性稳定分析

采用数值分析方法,研究了大跨度单榀拱桁架的稳定性。在分析中考虑了结构的几何大变形、材料的弹塑性、载荷作用方式和几何缺陷等因素对拱桁架稳定性的影响,通过研究得到了该结构失稳的特点和规律以及各因素的影响关系。     

钢管磁法高速探伤仪的研制

钢管壁承压２０ＭＰａ以上,管子内外壁受油、泥严重污染,管壁上各类缺陷多、危害大。根据对铁磁性钢管施加稳恒磁场和缺陷使通过管壁磁通变化、并在油管表面产生漏磁场的原理形成的钢管高速探伤仪,具有检测钢管内外壁裂纹、腐蚀坑点、通孔等缺陷的功能。其检测速度为１５～５０ｍ／ｍｉｎ;检测灵敏度Ｄ１．０ｍｍ人工通孔;检测直径５０～１５０ｍｍ;操作简单、运行稳定和检测可靠等。