基于独立连续变量和复合指数函数的位移约束平面连续体结构拓扑优化

为了进一步研究连续体结构拓扑优化模型的合理性和可行性,基于独立、连续、映射( independent continuous mapping,ICM)方法,在满足结构位移约束的条件下,通过引入复合指数形式过滤函数对位移约束下质量最小化( minimum weight with a displacement constraint,MWDC)模型进行了改进,建立了基于独立连续变量和复合指数函数的位移约束平面连续体结构拓扑优化模型,并进行了优化求解。同时,利用M语言,基于Matlab软件平台,开发了相应的拓扑优化计算程序,并针对4种典型平面连续体结构进行了数值验证,分别比较分析了体积约束下的柔顺度最小化( minimum compliance with a volume constraint,MCVC)模型、MWDC模型以及改进的MWDC模型所得到的最优拓扑结构。数值结果表明：采用复合指数形式过滤函数改进的MWDC优化模型迭代次数更少,优化求解计算效率更高。     

模式约束和资源约束下的多模式时间-费用交换问题研究

针对多模式时间-费用交换问题,分析了作业模式之间的互斥和相容的关联关系,并同时考虑资源约束,建立了包含作业模式约束和资源约束的多模式时间-费用交换问题模型,并用带修复算子的遗传算法求解该模型.最后,通过算例验证了模型的合理性和算法的有效性.     

A topology optimization method based on element independent nodal density简

A methodology for topology optimization based on element independent nodal density（EIND） is developed.Nodal densities are implemented as the design variables and interpolated onto element space to determine the density of any point with Shepard interpolation function.The influence of the diameter of interpolation is discussed which shows good robustness.The new approach is demonstrated on the minimum volume problem subjected to a displacement constraint.The rational approximation for material properties（RAMP） method and a dual programming optimization algorithm are used to penalize the intermediate density point to achieve nearly 0-1 solutions.Solutions are shown to meet stability,mesh dependence or non-checkerboard patterns of topology optimization without additional constraints.Finally,the computational efficiency is greatly improved by multithread parallel computing with OpenMP.     

HFRP约束混凝土圆柱应力-应变关系

试验研究了碳纤维布、芳纶纤维布、玻璃纤维布和玄武岩纤维布层间混杂约束混凝土圆柱体的应力-应变关系.结果表明,混杂纤维增强聚合物(hybrid fiber reinforced polymer,HFRP)可明显提高圆柱体的强度,尤其能显著改善其延性.对试验结果与国内外大量研究成果进行对比分析,建立了HFRP约束混凝土圆柱体的应力-应变曲线模型.该模型使用轴向、横向和体积应变来衡量约束混凝土的内部损伤,以体现HFRP变约束力对被约束混凝土微观损伤的影响,使模型简化且具有明确的物理含义;该模型采用了更能真实体现约束效应的割线模量,并引入了依赖于混凝土本身特性的割线模量软化系数进行计算.与试验曲线的比较表明,该理论模型与试验曲线吻合良好.     

能耗与质量约束下的生产系统集成维护决策

为了将串行生产系统劣化过程中的能耗递增与质量损失情况集成到同一个维护模型中,本文提出了带有能耗约束及质量约束的生产系统预防性维护决策模型。利用伽马过程对系统的劣化情况进行建模,将系统中的能耗递增与次品率增长过程离散化,随后建立了多指标集成维护阈值并引入节能机会窗机制对系统实施维护,以系统总成本最小化为目标,寻找最优的预防性维护阈值与约束组合。利用蒙特卡洛算法对模型进行求解与实例分析,结果表明:在不同规模中,该维护模型相对常规预防性维护策略和事后维护策略的总成本分别降低了6.01%～15.49%与16.02%～29.96%,能够有效控制系统的能耗成本与质量成本。     

带有约束的轨道门吊优化调度问题研究

为提高铁路集装箱中心站的运作效率,研究了带有干涉约束和安全约束的轨道式门式起重机的调度问题,以最小化最大装卸作业时间为目标构建了一个混合整数规划模型。由于该模型求解难度大,为此提出了一种萤火虫优化算法(FA),使用小规模和大规模随机算例对算法进行测试。测试结果表明:无论是求解小规模问题还是大规模问题,FA算法都比CPLEX和GA算法具有较快的寻优速度和较高的寻优精度。     

渐进均匀化拓扑优化之多孔微结构研究

在分析均匀化拓扑优化方法中常用微结构模型的基础上,提出了一种正方形多孔微结构模型.然后给出了其边界条件的处理方法,并设计了相应的均匀化程序.最后给出了以结构柔顺度最小化为目标函数,以整体体积约束为限制条件的拓扑优化之数学模型,并通过算例对正方形多孔微结构模型进行了拓扑优化的可行性验证.     

机会可控的补偿随机规划模型

分析了已有的随机规划处理方法，针对原有方法中存在的不能兼顾补偿和约束机会控制的问题，提出了机会可控的补偿随机规划模型，在补偿随机规划模型的基础上，对允许违背的约束或者相应的补偿增加机会控制.以明确的反应决策者的态度，分析了模型的结构，设计了以遗传算法和单纯形法为基础的分解算法对模型进行求解.实际算例证明了模型和分解算法的有效性.     

FRP约束损伤混凝土环向应变-轴向应变关系

为分析混凝土损伤对FRP约束混凝土的影响,通过收集已有文献的264个试验数据,建立一个包含混凝土试件截面形状、损伤种类和损伤程度,以及FRP约束刚度的大型数据库. 基于数据库对现有环向应变-轴向应变关系模型进行评估,并在Jiang等模型的基础上,建立FRP约束损伤混凝土柱的环向应变-轴向应变关系模型,采用数据库对新提出模型的准确性进行验证. 计算结果表明:Jiang等模型可以准确描述FRP约束未损伤混凝土圆柱的环向应变-轴向应变关系,但是现有的FRP约束未损伤混凝土柱的环向应变-轴向应变关系模型不适用于FRP约束损伤混凝土柱; 并且随着混凝土损伤程度的增加,现有模型的计算值与试验值的偏差也在增加. 新提出的模型能够准确描述FRP约束损伤混凝土的环向应变-轴向应变关系,模型可推广应用于FRP约束高温损伤混凝土柱. 新模型既可以同时适用于FRP约束预损伤圆形、正方形、长方形截面混凝土柱,也可以计算FRP约束预加载混凝土圆柱与方柱.     

考虑尺寸影响的箍筋约束混凝土轴压本构模型

已有箍筋约束混凝土轴压本构关系模型大多未考虑尺寸效应的影响,或通过采用强度折减系数法来粗糙反映尺寸的影响。为研究大尺寸箍筋约束混凝土柱轴心受压性能及尺寸效应规律,根据已有箍筋约束混凝土圆柱和方柱轴压破坏试验结果,分析了体积配箍率、箍筋形式（方箍及圆箍）及试件尺寸对箍筋约束混凝土应力-应变曲线的影响。考虑体积配箍率及箍筋形式的影响,建立了箍筋约束混凝土峰值应变尺寸效应公式,并结合前期箍筋约束混凝土名义轴压强度（峰值应力）尺寸效应公式,提出了可考虑尺寸影响的箍筋约束混凝土轴向压缩全应力-应变关系模型。与试验及模拟结果进行对比发现,建立的可考虑强度和峰值应变尺寸效应的本构关系与已有试验结果吻合较好,模型计算曲线与试验曲线接近。     

应变能约束下多随机参数连续体结构的拓扑优化

研究几何和物理参数均为随机变量的平面连续体结构在结构总应变能约束下的拓扑优化设计问题．以结构总质量均值最小化为目标函数,以结构的形状拓扑信息为设计变量,以结构总应变能概率可靠性指标为约束条件,构建了随机结构的拓扑优化设计数学模型．利用代数综合法,导出了应变能响应的均值和均方差的计算表达式．采用双方向渐进结构优化的求解策略．通过两个算例验证了本模型及求解策略的合理性和有效性．     

DS-CDMA UWB系统中基于能量比较的TOA估计算法

针对DS CDMA UWB（direct sequence code division multiplexing access ultra wide bandwidth）系统，提出了基于能量比较的TOA估计算法,该能量门限值由归一化值、最大和最小抽样能量决定.在不同的信噪比下，自适应地选择归一化值，能使TOA的估计误差最小.仿真结果表明，该方法是可行的.     

结构优化中的特征应力约束及相应的安全度目标

本文给出了可用于实际工程结构优化设计的特征应力约束和相应的安全度目标及有关算例.采用本特征应力约束可成功地用一个约束代替数量很大的各构件强度与稳定性约束,给优化计算带来很大方便.相应的安全度目标可解决一般工程技术人员希望自己设计的结构宁愿较重也要安全不易破坏的心理要求,使结构优化更能适应工程实际.     

Study on optimum arrangement of hysteretic dampers in frame structure

The earthquake mitigation effect of hysteretic dampers is not only related to the number, stiffness, strength, deformation ability of dampers but also to the strength and stiffness of the structure. This paper studied the condition that structures should be in when the hysteretic dampers mitigated seismic action most effectively and made appropriate numerical analysis to verify the effectiveness of theory derivation. The inelastic seismic responses were analyzed for the SDOF system that the shear strength ratio of the damper system was taken differently and the result showed that when the ratio was in the vicinity of the optimum strength ratio of the damper system, the displacement of the structure was minimum and the energy dissipation of dampers was maximum, which indicated that the dampers mitigated seismic action most effectively. The result also indicated that the hysteretic dampers had significant earthquake mitigation effect when the strength ratio β changed in a relatively wide range.     

框架结构单元几何应变能的计算与验证

为了得到框架结构单元几何应变能,在平面框架结构单元几何刚度矩阵的基础上,推导空间框架结构的单元几何刚度矩阵,借助MSC Patran软件平台,采用PCL(patran command language)语言编写了计算单元几何应变能的程序.数值算例表明:程序运算得出的单元几何应变能求和与MSC Nastran分析数据推导得出的单元几何应变能之和存在非常小的数值误差,验证了程序得出的每个单元几何应变能的正确性,解决了有限元软件难以提取单元几何应变能的问题,可用于研究屈曲约束的显式化问题.     

轻质材料微结构构型的拓扑优化设计

为了减轻结构的质量和降低成本,针对轻质材料,提出将整体的边界条件转化为微结构单胞的边界条件,建立微结构单胞的有限元模型,并运用变密度方法和优化准则法结合求解微结构单胞的拓扑优化问题.优化模型是在相应的体积约束条件下以变形能为目标获得最大刚度的微结构单胞.利用优化准则设计方法的计算公式,改变单元的相对密度值,小于阀值的单元进入下步迭代,如此反复,实现拓扑优化.采用适当的惩罚因子和阀值对迭代进行控制,提高了收敛的速度和精度,优化结果表明,该方法可以获得优化的微结构单胞,得到相同体积下最刚的多孔材料,降低了结构的重量和成本.     

URLLC业务概率时延约束及资源预留的分析与研究

分析了第5代移动通信系统（5G）中超可靠低时延通信（URLLC）业务与增强移动带宽（eMBB）业务共存时,资源预留分配策略对URLLC业务的时延保障程度以及对eMBB业务服务质量的影响程度.基于随机网络演算分析理论,推导了满足URLLC业务概率时延约束要求的前提下所需的资源预留比例,即满足URLLC业务时延要求的最小门限值.此外,分析了eMBB业务的时延性能.研究结果表明,在系统总资源固定的情况下,为URLLC业务预留一定比例的资源后,eMBB业务的时延分布会受到一定程度的影响,其时延分布的恶化程度与资源预留比例密切相关.     

不同地层比功阈值优化的统计方法及其应用

采用在线监测系统监测进行随钻参数的采样与分析,建立了派生参数与直测参数的理论表达式,提出了多因素组合的地层比功模型,实现了地层地质条件与随钻参数的有机结合。以重庆市某高压变电站施工场地为依托,建立了不同地层如素填土层、粉质粘土层、砂岩层及泥岩层的地层比功演化曲线,对比地勘信息可知,不同地层的比功值存在显著差异。可见,合理的地层比功阈值是辨识地层类型的重要参量。运用统计学原理对勘测孔附近不同地层的比功值阈值进行保值优化,通过地勘获得的地层信息来验证阈值区间的可靠性。进一步采用如上地层比功阈值对该区域的其他桩位所在地层进行分析验证,说明了地层比功阈值优化的统计方法可行,其阈值区间合理,可用于其他赋存环境的地层比功阈值确定及地层识别。     

基于数值模拟方法再生混凝土梁弯曲延性分析

为了研究再生混凝土梁的弯曲延性性能和界限配筋率,利用ABAQUS软件分析了混凝土强度、配筋率以及混凝土种类对再生混凝土梁弯曲延性的影响.结果表明:再生混凝土梁的弯曲延性随着混凝土强度的增加而增大;在适筋梁范围内,最小配筋率下的弯曲延性最好,同等条件下,再生混凝土梁的弯曲延性较普通混凝土梁提高约17. 7%;再生混凝土梁的最小配筋率与普通混凝土梁相似,最大配筋率比普通混凝土梁降低约17. 2%,本文建议再生混凝土梁的最小配筋率为0. 25%,最大配筋率为2. 32%.