基于空间网格划分的地杂波建模新方法

雷达型空空导弹具有全天候、全空域作战能力,具有较强的低空下视能力。在导弹下视攻击时,地面多普勒杂波会影响导引头对真实目标的检测。针对高重频脉冲多普勒雷达导引头,提出了一种基于空间网格划分建立地杂波模型的新方法,以天线波束指向为中心,围绕天线主瓣在三维空间划分网格,之后计算投影到地面的网格面积,根据雷达方程建立回波信号模型。通过理论推导,给出了影响地杂波强度的主要因素,包括导弹距地面高度、导引头波束擦地角和地面反射率等。最后通过建立数字仿真模型验证了方法的正确性。该方法可以在保证杂波形态一样的同时减少仿真时间。

基于空间网格植被覆盖度的种植北苍术长势产量及质量研究

目的利用无人机遥感影像获取的植被数据,结合地面样地调查,对种植北苍术的长势、药材产量和药材质量进行深入研究。方法首先利用无人机采集吉林省伊通县北苍术种植基地遥感影像,生成绿色叶片植被指数用以提取植被。利用ArcGIS软件将种植基地内所有区域划分为1087个2m×2m空间网格,并计算所有网格内植被覆盖度。地面调查在种植基地内设置9个调查样地,记录样地中心点位置、样地内北苍术植株类别及植株数量,采集北苍术药材样品,同时测定单株药材产量和药材中苍术素含量。结果北苍术种植基地植被覆盖度仅为31.67%,网格内植被覆盖度范围0.02%~92.45%。以20%和55%为划分依据,可将所有空间网格划分为高覆盖度网格、中覆盖度网格和低覆盖度网格三种类别,面积分别为602.78,2009.85和1234.28m^(2),研究同时将空间网格植被覆盖度划分结果与北苍术长势进行关联,明确了不同长势的北苍术所处位置。样地位置信息显示,9个样地分属三种植被覆盖度类别。结合样地调查和空间网格植被覆盖度划分结果显示,样地内植株数量与样地所处网格植被覆盖度呈正相关,而且北苍术植株大小与单株药材产量也呈正相关。对采集的26份样品中苍术素含量测定结果显示,含量最高值为0.48%,最低值为0.11%,平均值为0.27%,仅有7份样品符合《中国药典》规定。利用不同植被覆盖度类别面积、样地内北苍术植株类别及植株数量、北苍术药材干重数据,可以估算出苍术药材总产量为253.57kg。结合样品中苍术素含量测定结果,得到全部药材中苍术素平均含量为0.28%,满足药典要求的只有高覆盖度网格所产药材,质量仅有71.82kg。结论实现了以“无人机遥感影像、空间网格植被覆盖度、药材产量和药材质量”为思路的中药材研究模式,明确了植被覆盖度与药材产量和药材质量之间关系。为今后构建科学化中药材种植管理模式提供了新方向。

装配式单层空间网格结构法兰型节点抗弯性能

为了将衍生方法得到的空间网格结构刚性节点推广到装配式单层网格结构中应用,提出一种法兰型装配式节点。采取数值模拟的方法,研究了该节点在网壳平面外的抗弯性能,探讨了法兰数量、法兰板及腹板厚度、法兰连接方向、是否设置加劲肋以及法兰腹板分隔数等参数对节点抗弯性能的影响规律。研究结果表明:法兰型装配式节点具有较好的抗弯刚度和承载力,法兰腹板加劲肋是影响节点抗弯性能的最主要因素,设置厚度为8 mm的加劲肋可有效提升节点的极限承载力、初始转动刚度、最大弹性弯矩和塑性屈服弯矩,最大增量分别为69.6%、21.1%、95.0%和70.7%,影响节点抗弯性能的次要因素是法兰腹板分隔数和法兰板厚度,而法兰连接方向和数量则对节点抗弯性能的影响不大。

钢-混凝土组合箱梁桥空间网格计算模型研究

本文分析了钢-混凝土组合箱梁桥基本计算方法,指出了设计计算中应用单梁模型、梁格模型与实体模型的缺陷,详细介绍了空间网格模型的基本原理,将空间网格模型引入钢-混凝土组合箱梁计算中。为探究空间网格计算模型在钢-混凝土组合箱梁桥中的计算效率和可靠性,以一主跨480 m双塔五跨钢-混凝土组合箱梁桥为例,将主梁按照空间网格模型划分,分析成桥阶段恒载、活载以及设计标准荷载组合作用下主梁边、中跨关键截面的应力。结果表明:空间网格模型可以准确分析组合箱梁截面整体空间效应,无须单独建立局部模型就能考虑到混凝土顶板的剪力滞效应和活载局部效应,计算得出的应力结果直接用于配筋计算,为钢-混凝土组合箱梁桥分析提供新的思路和方向。

树状空间网格钢结构的模块化建造全过程模拟

新颖的建筑造型和严苛的施工环境对传统建造方法提出了挑战。基于某树状空间网格钢结构项目,提出了一种模块化建造施工方案,即预先对结构进行施工段分解,然后借助龙骨支撑架配合拉索将结构施工段逐块叠加、逐层安装。为了验证方案安全可行,借助有限元分析软件,对树状空间网格钢结构模块化建造过程中的结构施工段进行静力分析,并对“树干”和“网壳”的各施工段和整体结构进行了考虑初始几何缺陷和材料弹塑性的双重非线性的稳定性分析,模拟结果均满足规范要求。静力分析和稳定性分析的结果表明:树状空间网格钢结构的模块化建造受力合理,方案安全可行。

空间网格结构挠度检测方法

挠度是空间网格结构的重要检测项目,但相关标准对于挠度检测方法的规定不够明确。该文结合工程实例对挠度检测方法中存在的问题进行了探讨,并利用结构分析软件来实现节点基准标高的计算,可为准确检测挠度提供参考。

空间网格结构球形支座受力性能研究

在空间网格结构设计和施工中,支座节点的承载力在网架结构中起着关键性作用。采用ABAQUS分别比较三种类型球形支座在不同支承位置的受力性能。从支承位置看,边(角)支座和中支座的屈服承载力基本一致,中支座的极限承载力明显较高。从支座类型看,组合支座的屈服承载力和整体稳定性远高于其他两种类型的支座。同时,在中支座时,由于处于对称受力状态,半空心球支座屈服承载力高于空心球支座;而在角(边)支座时,则处于非对称受力状态,其屈服承载力较低。此外,半空心球支座和组合支座有利于支座的加工和施工,并且在一定程度上节约钢材、降低造价。

面向电磁态势的空间网格处理方法研究

在联合作战的要求下,电磁态势面向的业务不再是传统的单兵种作战、单专业作战,其涉及的数据类型多、显示要求复杂,需要根据处理精度对作战区域进行统一编码。针对电磁态势的统一表征需求,研究了基于四叉树的空间网格索引生成方法,采用等圆柱投影将三维空间平面化,利用扫描线填充方法生成了地理空间网格,并建立四叉树管理多层空间网格索引数据。同时,提出了R-tree的空间网格关系映射方法,通过将异类数据预处理为大圆航线集合,采用R树对批量网格和折线相交计算进行优化。最后,在电磁态势应用实例中,该地理空间网格化方法得到了实践,索引搜索效率高、关联映射计算快速、有效,值得在类似应用中推广和使用。

多点输入下拟静力位移对大跨空间网格结构地震响应的影响初探

根据对大跨空间网格结构的工程实例进行的多点输入地震作用下的时程计算结果,总结了不同地震作用方向、不同视波速等级下,拟静力位移在结构中的分布规律,并分析了拟静力位移与视波速和结构跨度的关系。

空间网格结构频域风振响应分析模态补偿法

大跨空间网格结构是频率密集性结构,按照模态分析法,尽管考虑多阶振型的影响有时也难以包含所有的主要贡献模态。从数值分析中可以发现,大跨空间网格结构风振分析中往往存在着一些高阶振型,它对风振响应的贡献比较大,但由于其频率高往往很容易被忽略。本文根据模态对系统应变能的贡献,提出了一种有效的选取主要贡献模态的方法,为了克服包含所有主要贡献模态的困难,本文提出了一种简单的方法来补偿由于高阶模态遗漏而产生的误差,并通过一个网壳的算例对所提出方法的有效性进行了验证。

箱梁结构完整验算应力和空间网格模型

现行规范所规定的验算应力仅是针对一根薄腹窄梁的,并不能反映现代复杂桥梁结构的真实受力情况。设计方法中的验算应力不完整造成了现行规范体系的计算结果存有漏洞和缺失,使得有些常见开裂病害无法从现有设计计算框架中找到答案。列出了一个箱梁结构需要关注的完整的验算应力以及对应的裂缝形式,并且提出完整验算应力的表达方式。空间网格模型能够完整地反映所有的验算应力,是最为全面实用的精细化模型。通过比较空间网格模型和实体模型的计算结果,说明了空间网格模型能反映包括剪力滞效应、薄壁效应和局部效应在内的荷载效应。通过空间网格模型计算得到的混凝土桥梁结构的完整验算应力,可以更完整把握结构受力特征、了解结构中可能出现问题的地方,也可以更确切地分析出现问题的原因以及为解决相应问题提供依据。

基于空间网格模型分析的体外预应力加固

描述了目前变截面连续梁桥、连续刚构桥开裂下挠的现状及病害产生的原因,分析了体外预应力加固此类桥梁的计算分析现状,指出了加固设计中计算所采用单梁模型、平面梁格模型与实体模型的不足,从而引出实用精细化分析方法——空间网格模型。通过详细介绍网格模型的原理,分析了网格模型模拟体外束加固连续刚构桥的过程,重点比较了加固前、后关键纵梁的应力改善效果。分析正应力和面内主拉应力发现,加固前、后,每道纵梁的受力状态均得到改善。面内主拉应力是正应力和剪应力的合力,对板件的面内主应力进行主动加固,更能体现出加固效果。

基于多重响应的大跨度空间网格结构重要构件评估方法

为统一大跨度空间网格结构在进行连续性倒塌分析时移除构件的判别方法.基于稳定与强度失效模式,给出大跨度空间网格结构重要构件初选范围的选取方法.在此基础上提出了基于初选范围的多重响应分析法,并将该方法通过算例进行验证后应用于世界大学生运动会主体育场中,得到此类折面空间网格结构的重要构件分布.该分析结果与实际工程的设计结果吻合较好.研究表明:基于初选范围的多重响应分析法简单实用,能够快速全面地评估大跨度空间网格结构中构件的重要性,弥补了现有方法只考虑单一结构响应的不足,解决了目前连续性倒塌分析中初始失效构件判别没有统一标准的缺陷,使备用荷载路径法得到了更广泛的应用.

基于虚拟激励法的空间网格结构风致抖振响应分析

基于虚拟激励法理论,推导了空间网格结构的抖振响应计算公式,公式中自动包含了激励之间的非完全相关性、振型之间耦合项的贡献。根据虚拟激励法直接求解出位移均方根的特点,推导了适用于多振型参振的脉动风等效静力荷载及相应的荷载风振系数计算公式。在此基础上,利用Matlab编制了相应的计算程序,并进行了算例验证与分析。算例分析验证了本文理论及程序的正确性,也表明本文方法具有很高的计算效率。本文工作为进一步系统研究大跨网格结构的风振随机响应打下了良好的基础。

基于空间网格的城市创新空间结构演变分析--以广州为例

随着创新驱动成为国家战略,创新也将成为国内城市主要的城市职能。对城市内部创新空间结构的认识显得尤为重要。本文以广州为例,基于网络开放的个体专利申请受理数据,利用地理编码技术和空间网格化手段,探索了城市内部创新空间结构演变分析的新方法。分析结果表明,广州创新空间呈现出中心极化和空间扩散趋势并存的特征,在这个过程中,社会经济环境转变、创新主体分布和政府决策是影响广州创新空间结构演变的三个主要因素。

波形钢腹板梁桥空间网格分析方法

至今日本在建和已建的波形钢腹板组合梁桥已经达到200多座,中国达到30多座,桥型有简支梁、连续梁、连续刚构及斜拉桥等,截面形式由最初的单箱单室发展到单箱多室。从受力性能和节约成本上看,50~150m跨径范围是最具有竞争力的。目前设计中多采用空间杆系模型、平面梁格模型和实体模型相结合的计算分析方法,但是,空间杆系模型缺乏空间效应精细化分析,如剪力滞效应、有效分布宽度问题、偏载系数问题等;由于平面梁格法在等效原理上的近似性,不能准确反映箱形组合梁的剪应力分布和顶底板局部受力;实体模型很难和总体计算相结合。而空间网格模型可以实现精细化分析,并且具有分析完整性、验算应力全面性,弥补了目前分析方法的不足。通过实体模型与空间网格模型的实例验证,可知两种模型的应力和位移的计算结果几乎一致,说明了网格模型的适用性和精确性。

自由曲面索支撑空间网格结构形态优化

索支撑空间网格结构是一种新型的单层网壳形式,主要应用于玻璃采光顶结构中。由于目前对自由曲面索支撑空间网格结构形态方面的研究国内外还相对较少,为此提出了一套适用于该类结构的形态优化方法。该优化方法采用结构整体应变能为优化目标、结构高度为优化变量、共轭梯度法为优化算法。根据索支撑空间网格结构的建模方法,将优化结构整个曲面转化为优化结构的准线和母线。采用该方法对自由曲面索支撑空间网格结构进行形态优化研究,得到结论如下:首先,采用本文形态优化方法,收敛速度快,形态优化后结构的力学性能提高很大;其次,形态优化过程中平面四边形网格属性不变,优化变量少;最后,对优化后的离散网格重新进行拟合生成曲面,对该曲面重新划分网格,保证网格长度相等。重新划分网格为结构构件加工和施工提供了便利,而且结构力学性能削弱不大。

空间网格结构多维多点随机地震响应分析的高效算法

将林家浩教授提出的"虚拟激励法"进一步推广应用于空间网格结构多维多点非平稳随机地震响应分析,推导了多维虚拟激励随机振动分析方法的理论公式,给出了峰值响应估计方法,并讨论了多维地震动的随机模型及参数选取,通过编制的专用计算机程序分析了网壳结构的随机地震响应。本方法自动包含了参振振型间及各输入地震分量间的相关项,计算精确、快速,非常适合分析频率密集型空间网格结构的随机地震响应,是一种高效的随机振动分析算法。

大跨空间网格结构风振系数探讨

频域法是大跨空间网格结构风振响应实用计算的首选方法 ,而大跨空间网格结构是频率密集性结构 ,现在常规的模态分析法已不适合对大跨空间网格结构进行风振响应分析。我国现在仍是采用高耸或高层结构的荷载规范 ,只取结构的第一阶频率计算风振系数 ,按此方法进行大跨空间网格结构的风振分析是很不合理的。本文根据模态对系统应变能的贡献 ,提出了一种简单、有效的方法来计算大跨空间网格结构的风振系数 。

拉索预应力空间网格结构的优化设计

本文讨论了以结构自重为目标函数 ,以拉索张力和杆件截面尺寸为设计变量 ,考虑应力和位移约束的拉索预应力空间网格结构的优化设计问题。建立了该结构优化设计的数学模型。提出了解决该优化问题的二级优化算法。从本文的两个算例可以看出 ,二级优化算法有较好的计算效率和收敛性 ,便于工程应用。