基于ICM法的高层建筑大型支撑体系拓扑优化

提出应用连续体结构拓扑优化ICM法对高层建筑大型支撑体系进行拓扑优化。针对高层建筑规范对结构刚度限值是以层间相对位移差形式给出、并结合结构拓扑优化特点,推导了相对位移差敏度分析的伴随法公式,有效提高了计算效率。应用ICM法建立位移约束下结构重量极小化的优化模型,与高层建筑规范对结构刚度限值要求的提法更符合,得到的最优拓扑完全满足规范要求。所提方法应用在概念设计阶段,提供了一种自动化的分析计算及优化设计工具,可以有效地弥补基于经验设计的不足。     

多种脉动真空灭菌器的数值分析

对多种脉动真空灭菌器进行建模、求解和有限元分析。在内壁厚度、材料和工作压力等相同的情况下,重点对绕带式和夹套式结构、焊缝形式、加强筋的布局和种类等做对比分析。模拟结果表明在满足良好封闭性的前提下,绕带式灭菌器内壁上的最大应力值最小,为最理想的结构;对于夹套式结构来说,全焊缝应力集中值较小;断续对称焊缝好于交错焊缝;加强筋尺寸和型号选择灵活。整体来说,加强筋在内壁上均匀分布有利于降低最大应力,提高产品的使用寿命。     

定向井和水平井套管柱的优化设计

为了满足定向井和水平井套管设计的要求 ,在综合分析套管设计理论和方法的基础上 ,通过对套管柱载荷的计算 ,建立了其优化设计模型 ,利用数据库技术 ,研制出套管柱优化设计软件 ,并通过计算实例给出了软件的操作过程。软件界面友好 ,操作简单 ,功能齐全 ,设计者在进行套管设计时 ,只需输入设计所需基本参数 ,按界面提示操作即可完成全部设计工作 ,便于现场实际推广应用。     

一种环境激励下基于应变测试的结构损伤指标

在线结构监测的损伤识别指标须对结构局部损伤敏感且计算量小以适合在线数据处理的需求.应用自然激励技术及数理统计理论,建立了基于环境激励下结构应变测试数据的损伤指标。算例比较表明,基于应变测试数据建立的损伤指标比基于位移及模态频率的指标对结构局部损伤更为敏感,依据应变测试数据的损伤指标可以很好地检测损伤的发生并大致确定损伤发生的位置.     

带理性运动极限的序列二次规划算法

序列二次规划(SQP)算法的基本思想是通过一系列的二次规划(QP)子问题来逐次逼近原问题.为了给定QP子问题一个更加合适的求解空间(超多面体),将理性运动极限应用于SQP算法,提出了一种带理性运动极限的序列二次规划算法,从而以较为理性的方式求解搜索方向,而且也有利于确定搜索步长,数值算例表明这一方法是可行且有效的。     

基于中心点精确响应面法的板壳结构优化

对响应面方法中两个最为关键的概念——近似函数及试验设计做了简单描述，选择线性函数作为约束条件的近似函数形式，并对位移和应力约束作不同处理，位移约束不合常数项，而应力约束含常数项。提出了一种适合建立一阶形式响应面并使结构分析次数最少的试验设计方法——中心扩展法。求解响应面时在最小二乘法的基础之上作了改进，提出中心点精确响应面法，使拟合的响应面中心点处的响应值精确等于有限元分析值。最后通过数值算例说明改进后的响应面法对于板壳结构优化的可行性和优越性。     

追究根基的结构拓扑优化方法

结合作者在结构拓扑优化方面的研究工作,围绕了ICM(独立、连续、映射)方法涉及的基本概念上的突破,叙述了将本质上为0-1离散变量的拓扑优化问题转化为连续变量优化问题的具体做法,其中介绍了若干要点:以阶跃函数把离散问题化为连续问题即完成关键的等价性转换是第一步;定义磨光函数逼近阶跃函数的可操作的近似是第二步;引入作为磨光函数反函数的过滤函数实现映射性建模是第三步;采用某些光滑算法求解连续变量模型则是第四步。通过连续体结构的典型数值算例说明了将结构拓扑优化的模型转化为独立层次的拓扑优化过程。该方法对于纯数学的0-1离散变量优化的求解也适用,方法与数值都表明了这一点。     

柴油机配气机构有限元动力分析

本文针对柴油机中常用的推杆——顶置气门配气机构,建立了相应的有限元动力分析模型。利用第二类拉格朗日方程,导出了配气机构有限元分析方程,并根据配气机构特点,对此动力分析方程作了简化处理。采用Houbolt 逐步积分法求解该简化动力分析方程,编制了相应的动力分析程序。利用此程序,计算了6100B_3Q 柴油机气门加速度运动规律,并在该柴油机试验台架上实测了气门加速度,所得计算结果与实测结果基本一致。文中还分析了三种转速下6100B_3Q 柴油机配气机构运行情况,动力分析结果与实际运行情况相符。     

侧向载荷下圆柱壳体断裂的ALE法数值模拟

为了了解侧向爆炸冲击载荷下圆柱壳体断裂过程,采用任意拉格郎日-欧拉方法、爆轰产物采用JWL状态方程对侧向爆炸冲击载荷作用下圆柱壳体断裂过程进行了数值模拟和分析．模拟结果表明,圆柱壳体爆炸断裂所需炸药量与壳体壁厚为递增线性关系,且这个线性关系的斜率随壁厚不同而改变．在其他条件相同的情况下,壳壁越厚,增加炸药量爆炸时壳体单元最大应力增加越慢．     

具有机电耦合的自适应超静定桁架应力最优控制

以压电堆型作动器联入桁架形成自适应结构,用Hamilton原理导出机电耦合方程. 求出了应力对电压的敏度,以输入电压作为控制量,构造了静强度控制的规划法模型. 算例验证了该方法的正确性和有效性.