基于奇异值分解张拉整体结构找形方法

张拉整体结构是由一组不连续的受压单元包含于连续受拉单元组成的稳定自平衡结构,为了寻找自平衡状态下的构型,引入奇异值分解的方法,将寻找张拉整体结构的自平衡构型问题转化为最小奇异值的判定。通过广义节点坐标和构件之间的连接关系建立结构的数学模型;引入力密度的概念,对张拉整体结构进行受力分析,列写包含平衡矩阵的平衡方程;对平衡矩阵进行奇异值分解,利用分解获得的最小奇异值判断平衡方程是否有解,对张拉整体结构是否存在自平衡构型进行初步判定,再依据获得的力密度的均匀性(同组构件力密度大小相等)和正负属性(杆的力密度小于0,索的力密度大于0)对结构自平衡状态进一步判断;通过实例分析对该找形方法的可行性进行了验证,结果表明:该方法可以找到张拉整体结构自平衡构型。本文为寻找自平衡张拉整体结构提供了一种思路。

基于张拉整体结构的可变形移动机器人的设计与实验研究

移动机器人可以代替人进入火灾、地震现场等高危环境进行地形探索及伤员搜寻等工作,然而大多数机器人难以同时适应障碍、直角墙壁、墙面过渡等多种复杂地形,且其控制系统相对复杂,需要外部能源输入。为此,设计了一款具有多种功能、控制相对简单且无系留的可变形移动机器人。首先,将二杆四索张拉整体结构作为基本单元,设计了可实现弯曲变形的张拉整体结构躯干;其次,基于吸附力及结构参数的分析,设计了负压吸附装置,并将它与可变形躯干结合,形成了机器人整体结构;接着,对机器人进行运动学分析,获得了机器人位姿与电机转角的映射关系,并据此规划了机器人墙面过渡、从墙面穿越狭小空间及翻转上台阶的步态;最后,完成了机器人样机的研制,并针对不同地形开展了机器人运动实验,验证了机器人步态规划的合理性。研究结果为多功能移动机器人的设计与制造提供了一定的参考价值。

预制装配式地铁车站整体结构受力变形特性分析

预制装配式地铁车站作为一种新型建筑形式,其受力性能和变形特性与传统的现浇结构存在显著差异。由于地铁车站对结构安全性要求极高,因此深入分析装配式地铁车站结构的受力和变形至关重要。文章以青岛市某预制装配式地铁车站为例,建立该车站整体结构实体单元模型,赋予该车站整体结构在实际施工情况下的材料及属性,从而研究分析该车站整体结构的应力及变形情况。计算结果表明,采用文中的有限元模拟方法能够实现装配式车站整体结构受力变形的有效分析。在正常使用工况下,装配式结构的应力和变形均满足规范要求。研究结果可为装配式地铁车站安全使用提供参考。

凸显数学本质 形成整体结构——以“反比例函数”教学为例

反比例函数概念学习是概念形成与概念同化的结合体.教学中应从事实出发,抽象归纳出反比例函数的定义,并将其符号化;同时将其与正比例函数进行类比,深度理解两个变量间函数关系与反比例关系并存的数学本质;强调在函数体系中学习反比例函数,构建结构化的整体性教学,以培养学生的数学观察力、思维力、表达力等数学学习力.

井下筒仓围岩整体结构加固拱的研究

冲击地压和高动能矸石冲击会导致井底原煤仓仓壁防护衬板损毁、钢筋混凝土失效和围岩塌陷。为解决大块矸石对衬板造成的损害,设计了预应力金属微晶陶瓷复合衬板,并与微膨胀高强度灌浆料以及围岩锚杆形成整体结构加固拱。这种设计不仅改善了锚固区域围岩的力学性能和应力状态,还控制了围岩的变形和破坏,并有效地抵御了冲击地压引起的剪涨扩容和围岩塌陷。通过建立膨胀应力与高强灌浆料膨胀率以及膨胀介质厚度因子之间的数学模型,为膨胀应力可设计性提供了一种方法。

基于动态滑模的张拉整体结构振动控制研究

为降低动力荷载条件下张拉整体结构的振动响应,提升结构体系的主动控制效果,提出了一种适用于张拉整体结构的动态滑模控制方法。根据结构体系的动力学模型,推导出受控系统的状态空间表达,进而设计了基于趋近律的动态滑模控制器,并运用模糊规则对控制器参数进行自适应调节。采用一种基于作动器同等能量输入的对比分析方案,结合控制性能评价指标,探讨了作动器的控制效能问题,并以此评估不同控制方法对体系的控制效果。以某一跨度为5 m的空间张拉整体梁为例,对其开展了水平地震作用下的数值仿真,结果表明,动态滑模控制方法提升了作动器的控制效能,对降低结构的动态响应是切实有效的,且比常规的二次线性最优控制方法具备更加优异的控制效果,为此类结构的主动振动控制研究提供了新的策略选择。

基于快速模型预测控制法的张拉整体结构主动控制研究

由于几何非线性、连接的装配不确定性和控制器的作动器饱和,张拉整体结构的主动振动控制通常具有挑战性。为了解决这一技术难题,实施了快速模型预测控制(FMPC)策略,能够有效地减轻结构振动。具体来说,基于Newmark方法的显式表达形式避免了矩阵指数的计算,并在结构上的每个采样瞬间进行1次在线和2次离线瞬态分析,从二阶动态方程获得最优控制输入,而不形成扩展的状态空间方程。最后,将快速模型预测控制法应用于大型六胞标准张拉整体梁和六胞聚合式张拉整体梁的结构。示例结果证明,该方法应用在张拉整体结构中是有效且可靠的,体现了该方法在分析和解决实际工程问题方面的前景。

张拉整体结构的智能化找形研究进展

近年来,“未来的结构体系”张拉整体结构得到学术界的广泛关注。其中,找形是张拉整体结构设计的关键步骤,即确定结构的平衡状态的过程。随着人工智能逐渐应用到各个领域,张拉整体结构的智能找形方法也应运而生,通过使用人工智能技术改进传统的找形方法,以达到简化找形流程的目的。首先介绍人工智能在建筑领域的应用;其次,阐述使用人工智能技术改进张拉整体结构找形方法的研究意义;然后介绍张拉整体结构几种常用的传统的找形方法及其优缺点,再通过调研大量文献,对现在最新的张拉整体结构智能找形方法,特别是优化算法和神经网络方法进行详细介绍和分析;最后,预测并分析总结该领域未来可能的研究方向及相应的发展趋势。

装配整体式剪力墙结构套筒灌浆技术设计及施工研究

以贵阳市某工程项目为例,主要围绕装配整体式剪力墙套筒灌浆技术进行研究。介绍了装配整体式剪力墙套筒灌浆技术的工艺特点和原理,探讨其施工流程及相关技术要点,总结了该技术的创新点,证明了装配整体式剪力墙套筒灌浆技术在环保、工期、成本、保证建筑结构质量和稳定性等方面的优势。

立足“整体结构”,优化“数学建模”

数学中的许多概念、原理在生活中都有原型,教师要帮助学生从原型出发,去除其物理属性,从数量关系和空间形式的维度把握其内涵,进而构建出数学模型。同时,数学模型之间又具有内在的关联性。所以,引导学生数学建模是数学学科教学的应有之义。引导学生建构经验模型、方法模型和思想模型,能让学生的数学学习走向深度、走向深刻。基于“整体结构”视域下的数学模型学习,不仅注重数学模型的建构,更注重模型的迁移和应用。数学模型的建构能有效地提升学生的数学能力。数学模型不仅是一种数学知识、数学方法、数学思想,还是一种数学观念、数学意识。

单元整体结构化教学视角下的初中数学单课时教学设计——以沪科版“三角形中边的关系”为例

《义务教育数学课程标准(2022年版)》倡导大单元结构化教学,提出整体设计、分步实施的教学方式.文章以沪科版初中数学“三角形中边的关系”为例,从教学设计、教学实施、教学反思三个环节,阐述了应遵循的总体设计原则、新知教学过程中的设问策略以及在例习题选择时概览全局的要求.最终激活学生的元认知系统,培养学生学会学习,发展数学核心素养,主动建构整体知识框架.

水闸整体结构优化设计——以软土地基为例

在软土地基上如何优化水闸整体结构方面,本文以某水闸为具体工程实例,依据实际土质的参数,利用有限元分析软件建立起数学模型,进行优化设计。在该数学模型中,将闸室以及基础结构的几何参数作为设计变量;将水闸的最小造价作为目标函数,将闸室结构的抗滑稳定性、基底应力、地基承载能力、桩基和闸室的结构强度,以及桩顶水平位移和闸室沉降作为约束条件。利用ANSYS有限元分析软件中的优化设计模块,对水闸结构进行优化设计,在进行数值计算后,对其结果进行分析,得出水闸整体结构设计和闸室结构设计的优化方案。通过分析,经过优化设计后,水闸总造价减少2.6%。当桩顶水平位移达到极限值时,优化效果更加明显。

航空整体结构件数控加工变形预测及控制技术研究

航空整体结构件是航空器的重要组成部分,其制造过程中需要考虑多种因素,包括材料的选择、结构的设计和加工过程的控制等。其中,材料特性和结构特性对航空整体结构件数控加工变形具有重要影响。分析了航空整体结构件数控加工变形机理,探讨了基于有限元模型和数字孪生技术的加工变形预测方法,并提出了毛坯残余应力调控技术、加工参数优化、走刀路径优化和优化装夹布局等控制策略。

张拉整体结构找形方法在产品设计中的应用研究

为推动张拉整体结构在产品设计领域的应用和发展,文章主要通过文献研究法探索了张拉整体结构找形方法在产品设计中的应用潜力。首先通过分析现有方法,将其总结分类为基于经验、基于数值分析和形态优化,以及基于机器学习的方法。其次对张拉整体结构找形方法在产品设计中的应用思路,按照功能性、美学性和实际应用三种不同的设计驱动进行归类。最后开展“互”字型张拉整体结构椅的产品找形设计实践,以期为张拉整体结构产品找形提供新的设计思路。

CuO/ZnO/Al_(2)O_(3)不锈钢纤维毡结构整体催化剂的甲醇水蒸气重整制氢性能

以切削法制备的商用多孔不锈钢纤维毡为催化剂载体,采用浸渍法制备CuO/ZnO/Al_(2)O_(3)结构整体催化剂,研究其对甲醇水蒸气重整制氢性能的影响。采用扫描电镜(SEM)对多孔不锈钢纤维毡结构整体催化剂进行微观形貌分析。通过改变反应空速和反应温度,考察结构整体反应器与固定床反应器的制氢性能。结果表明:相比于固定床反应器,填充不锈钢纤维毡结构整体催化剂的反应器可强化反应过程的传质和传热,在反应温度为280℃时,氢气流量为0.55 mol/h,甲醇转化率为95.07%;不锈钢纤维毡结构整体催化剂可降低甲醇水蒸气重整制氢的反应温度,减少反应系统的能量消耗。

结构设计类课程教学中整体式工程情境的创设

[目的]工程情境创设作为工学类专业课程教学设计的重点,关系到学生工程意识的建立及工程应用能力的培养。[方法]针对土木工程专业结构设计类课程教学中存在工程情境创设不形象、不全面、不系统等问题,以结构布置、计算单元选取、荷载计算、内力计算、内力组合等内容为例,介绍了整体式工程情境的创设。[结果]实践结果表明:整体式工程情境具有形象性、直观性、系统性的优点,有助于学生对相关概念、基本原理、计算方法的理解与掌握,能够增强其对结构总体系与分体系间构成关系、传力关系的理解。[结论]整体式工程情境的创设,是对现阶段结构设计类课程教学中工程情境创设的积极探索,有助于学生结构设计能力的培养及整体结构观的建立。

整体式箱体结构矿用行星减速器锥齿轮副接触区调整关键技术研究

针对煤矿井下采煤工作面刮板输送机配套的行星齿轮减速器整体式箱体结构,研究其输入轴和第二轴的结构和定位方式等,实现其在箱体内的整体组装和圆锥齿轮副接触区的调整,满足设计和使用要求。新的结构和技术为整体式结构矿用行星齿轮减速器圆锥齿轮副接触区调整提供了一种新的解决方案。

核心素养下的小学数学单元整体结构化教学实践分析

对于小学阶段的学生而言,数学学科是锻炼学生的思维逻辑的主要途径之一,对于学生的整体能力的提升具有积极的影响。在当前社会背景下,越来越多的小学教师已经开始实施落实小学数学单元整体结构化教学,通过这样的教学方式帮助学生在进行数学学习时可以发散性思维进行思考与学习。另一方面,通过单元整体结构化教学数学教材的排版相符合,对于学生建立数学学习方法、思维的建立有利,学生学习数学的素养得到提升。但是,现阶段在小学数学教学实践过程中,大部分教师还是采用传统教学方式,没有将教材中零散的知识整理到一起,在对学生进行评价时,也一般知识通过考试来进行评价,只注重教学结果,对于教学过程没有得到重视。所以,对小学数学进行单元整合,对数学学习进行整体规划,改变传统的教学方式,创建多元化教学方法,引导学生从多角度出发、思考问题。从而提升学生核心素养。

小学数学指向结构化单元整体教学

本文旨在探讨小学数学教育中的结构化单元整体教学方法,通过分析该教学方法的重要性和优势,以及如何有效实施它来提高小学生的数学学习水平。本文首先介绍了结构化单元整体教学的概念和基本原理,其次探讨了单元整体教学在小学数学教育中的应用,并提出了一些实际操作建议。最后,通过对相关案例综述和案例分析,展示了这一教学方法的成功案例和效果。

基于BIM的装配整体式框架结构数据与模型交互设计方法研究

本文提出基于BIM的装配整体式框架结构数据与模型交互设计方法,旨在通过提升装配整体式框架结构设计标准化程度及协同设计水平,解决基于BIM的装配整体式框架结构设计流程、数据与模型交互设计、梁柱节点空间避让等方面的应用问题,并将其应用于工程项目中,验证本文所构建的基于BIM的装配整体式设计方法和平台架构的可行性。研究表明:该平台架构、设计流程及数据与模型交互设计方法能有效提升装配整体式框架结构的设计效率,对推动装配式建筑数字一体化有重要意义。