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Topological Optimization Method for Aeronautical Thin-Walled Component Fixture Locating Layout 被引量:2
1
作者 Yang Yuan Wang Zhongqi +1 位作者 Yang Bo Kang Yonggang 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2017年第4期405-412,共8页
Fixture locating layout has a direct and influential impact on aeronautical thin-walled component(ATWC)manufacturing quality.The purpose is to develop a topological optimization method for ATWC fixture locating layout... Fixture locating layout has a direct and influential impact on aeronautical thin-walled component(ATWC)manufacturing quality.The purpose is to develop a topological optimization method for ATWC fixture locating layout to minimize the manufacturing deformation.Firstly,a topological optimization model that takes the stiffness of ATWC as the objective function and the volume of the locating structure as the constraint is established.Secondly,ATWC and the locating structure are regarded as an integrated entity,and the variable-density method based topological optimization approach is adopted for the optimization of the locating structure using ABAQUS topology optimization module(ATOM).Thirdly,through a subsequent model reconstruction referring to the obtained topological structure,the optimal fixture locating layout is achieved.Finally,a case study is conducted to verify the proposed method and the comparison results with firefly algorithm(FA)coupled with finite element analysis(FEA)indicate that the number and positions of the locators for ATWC can be optimized simultaneously and successfully by the proposed topological optimization model. 展开更多
关键词 aeronautical thin-walled component fixture locating layout topological optimization variable-density method
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运载火箭静力试验加载装置结构拓扑优化设计
2
作者 张琪 刘健晨 +1 位作者 龙政 冀凯歌 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期692-699,共8页
针对运载火箭结构静力试验中工装部件多、重量大的情况,开展轻量化设计,提出一种加载装置精细拓扑优化方法。基于变密度法,构造了以柔顺度最小为目标函数、以体积比为约束条件的拓扑优化模型,通过分段选取材料密度值,实现了结构精细拓... 针对运载火箭结构静力试验中工装部件多、重量大的情况,开展轻量化设计,提出一种加载装置精细拓扑优化方法。基于变密度法,构造了以柔顺度最小为目标函数、以体积比为约束条件的拓扑优化模型,通过分段选取材料密度值,实现了结构精细拓朴。根据优化结果确定主承力结构及可减重部分,采用最小二乘法对结构不规则边界进行曲面拟合以提高其工艺性。最终承载1 500 t轴压的加载装置单个减重19.7%,结构应力和变形减小且分布更为均匀。本研究对于飞行器结构力学试验高承载部件的设计具有参考意义和实用价值。 展开更多
关键词 运载火箭 静力试验 结构拓扑优化 变密度法 加载装置 轻量化设计
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非晶合金铁心电抗器减振结构的电磁-机械耦合拓扑优化 被引量:1
3
作者 贲彤 方敏 +2 位作者 陈龙 张平 张献 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第24期6553-6564,共12页
非晶合金用于电抗器铁心可有效降低损耗,但其磁致伸缩系数较大,将引起电抗器剧烈的振动。该文提出一种应用于非晶合金铁心减振结构设计的电磁-机械耦合拓扑优化算法。首先,基于固体各向同性材料惩罚(SIMP)模型,将优化区域材料的相对磁... 非晶合金用于电抗器铁心可有效降低损耗,但其磁致伸缩系数较大,将引起电抗器剧烈的振动。该文提出一种应用于非晶合金铁心减振结构设计的电磁-机械耦合拓扑优化算法。首先,基于固体各向同性材料惩罚(SIMP)模型,将优化区域材料的相对磁导率和杨氏模量用材料密度的插值函数表示,并采用有限元方法构建电抗器优化模型;其次,以电感值为约束条件,振动最小为优化目标,对非晶合金铁心进行拓扑优化,并采用全局收敛移动渐近线法,将电磁拓扑优化的解作为机械拓扑优化的初始值,缩短电磁-机械耦合拓扑优化的收敛时间;最后,对优化模型进行仿真及实验验证,结果表明:在保证电抗器电感值不变的前提下,优化后铁心气隙区域沿主磁路方向的振动加速度幅值降低24%。证明了提出的电磁-机械耦合拓扑优化算法在减振动结构设计中具备有效性。 展开更多
关键词 电抗器 拓扑优化 电磁振动 有限元法
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基于阻尼结构-声腔耦合的声学拓扑优化研究
4
作者 邹铭鑫 夏利娟 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第11期1707-1717,共11页
敷设阻尼材料能有效抑制结构振动和噪声,对阻尼结构进行内声场谐响应分析,通过拓扑优化实现阻尼结构的降噪优化设计。考虑结构-声场的弱耦合,以复刚度法模拟阻尼材料,采用有限元法分别计算结构动响应和内辐射噪声。使用SIMP变密度法建... 敷设阻尼材料能有效抑制结构振动和噪声,对阻尼结构进行内声场谐响应分析,通过拓扑优化实现阻尼结构的降噪优化设计。考虑结构-声场的弱耦合,以复刚度法模拟阻尼材料,采用有限元法分别计算结构动响应和内辐射噪声。使用SIMP变密度法建立优化模型,推导目标声压关于单元密度的灵敏度,利用移动渐近线法迭代求解,获得降噪最优阻尼布局。编制声学拓扑优化程序,通过算例验证优化方法的可行性,讨论目标频率、声压参考点位置和体积约束分数对优化结果的影响。 展开更多
关键词 阻尼结构 声学拓扑优化 有限元法 移动渐进法
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特高压工频无局放试验变压器外电场模拟计算分析及试验布置优化 被引量:10
5
作者 颜楠楠 傅正财 +2 位作者 王国利 陈坚 孙伟 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期368-375,共8页
多级串级式无局放工频试验变压器是特高压设备研制和试验必不可少的试验设备。为此,对典型的串级工频无局放试验变压器成套设备的外电场分布开展了研究,进行了有限元法数值计算。分别讨论了变压器布置于理想户外、室内距墙10m和距墙7m这... 多级串级式无局放工频试验变压器是特高压设备研制和试验必不可少的试验设备。为此,对典型的串级工频无局放试验变压器成套设备的外电场分布开展了研究,进行了有限元法数值计算。分别讨论了变压器布置于理想户外、室内距墙10m和距墙7m这3种工况下场强分布特点以及最大场强随净距增加的变化规律,分析了工频无局放成套设备自身结构对最大场强的影响。在特有的计算条件下,比较分析3种不同分压器屏蔽顶罩型式下的场强分布。在顶罩圆环半径和球半径相近时,双环屏蔽优于孤立球屏蔽,且屏蔽圆环截面半径越大,最大电场强度越小。通过分析空间电场分布的特点,得出其它试验辅助设备和空间杂散物项发生悬浮放电的规律。当接地杆与该变压器相对距离>10m时,一般不会发生空间悬浮电位放电;在计算模型中,灯具尺寸越小,对空间电场的影响越小,当灯罩半径>10cm时会发生局部起晕。最后对试验空间的优化布置给出合理化建议,其可作为试验大厅设计和试验设备布置的参考依据。 展开更多
关键词 特高压(UHV) 工频试验变压器 有限元法(fem)模型 场强分布 局部放电 优化布置
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基于有限元技术的汽车支架拓扑优化设计研究 被引量:34
6
作者 杨树凯 朱启昕 吴仕赋 《汽车技术》 北大核心 2006年第3期16-18,共3页
用变密度法建立了结构拓扑优化数学模型,阐述了利用有限元法进行结构拓扑优化的过程。以汽车上某支架为例,在有限元软件Hypermesh中进行拓扑优化设计,并对优化结构进行了台架试验。试验结果表明,结构拓扑优化结果与载荷大小无关;基于有... 用变密度法建立了结构拓扑优化数学模型,阐述了利用有限元法进行结构拓扑优化的过程。以汽车上某支架为例,在有限元软件Hypermesh中进行拓扑优化设计,并对优化结构进行了台架试验。试验结果表明,结构拓扑优化结果与载荷大小无关;基于有限拓扑优化方法得到的结构优化方案是合理的受力承载结构。 展开更多
关键词 变密度法 有限元法 拓扑优化 试验
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高精度内圆磨床整机动力学建模及优化设计 被引量:13
7
作者 周德廉 陈新 孙庆鸿 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第2期35-38,共4页
在M2 1 2 0A原机床动态测试的基础上 ,建立包括结合面动力学模型在内的整体机床有限元模型 ;对机床主要单个部件进行结构动态优化设计 ,并利用原机床结合面动力学模型 ,建立M2 1 2 0A新机床整机的有限元模型 .本文提出以整机第 1阶模态... 在M2 1 2 0A原机床动态测试的基础上 ,建立包括结合面动力学模型在内的整体机床有限元模型 ;对机床主要单个部件进行结构动态优化设计 ,并利用原机床结合面动力学模型 ,建立M2 1 2 0A新机床整机的有限元模型 .本文提出以整机第 1阶模态的磨头与工件之间相对位移量最小为评价函数 ,进行整机多方案比较优化设计 .与传统的单件优化设计比较 ,这种优化方案具有考虑更全面、效果更可靠的优点 . 展开更多
关键词 动态测试 有限元 目标函数 高精度 内圆磨床 动力学建模 优化设计
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基于进化元胞自动机的结构拓扑优化 被引量:17
8
作者 王安麟 姜涛 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期1-5,共5页
实现元胞自动机算法自组织演化机制的关键是建立适合问题的局部规则。传统的方法是根据人们的经验或 其他算法得到的结果来建立局部规则,被称为局部间接规则。为了解决局部间接规则存在的局限性,计算量大等 缺点,提出用进化建立元胞自... 实现元胞自动机算法自组织演化机制的关键是建立适合问题的局部规则。传统的方法是根据人们的经验或 其他算法得到的结果来建立局部规则,被称为局部间接规则。为了解决局部间接规则存在的局限性,计算量大等 缺点,提出用进化建立元胞自动机局部直接规则的方法。通过建立结构优化的多目标优化模型,用遗传算法寻求 最优的演化规则,得到适应相应问题的解。由仿真结果可见用遗传算法建立的元胞自动机局部直接规则对复杂系 统的自组织问题是很有效的。 展开更多
关键词 结构拓扑优化 元胞自动机 遗传算法 多目标优化 有限元法
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基于多性能耦合的引擎盖内板结构优化 被引量:1
9
作者 王源绍 王丽娟 +1 位作者 陈宗渝 吴祥清 《机械设计与制造》 北大核心 2012年第11期220-222,共3页
汽车轻量化设计是汽车节能减排的重要手段,同时又必须满足各种工况及NVH等性能要求。对于多学科间的多性能综合优化,软件多采用线性加权方法,但对非凸优化问题来说,不能确保得到所有Pareto最优解,因此采用基于折衷规划法和平均频率公式... 汽车轻量化设计是汽车节能减排的重要手段,同时又必须满足各种工况及NVH等性能要求。对于多学科间的多性能综合优化,软件多采用线性加权方法,但对非凸优化问题来说,不能确保得到所有Pareto最优解,因此采用基于折衷规划法和平均频率公式构造的优化方程对引擎盖内板进行多性能约束的拓扑优化,获得更准确材料密度分布,从而更有效的对引擎盖进行结构改进和优化。并通过与原车型引擎盖的刚度及模态和质量等数据进行对比分析,验证了优化方案的可行性及轻量化效果。 展开更多
关键词 转有限元 拓扑优化 多性能耦合 优化方法
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用变密度法对注塑机定模板拓扑优化研究 被引量:3
10
作者 李竞 耿葵花 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2008年第4期107-109,113,共4页
首先运用电测法和有限元法对注塑机定模板进行变形及应力分析,测试结果验证了有限元计算模型的正确性;然后利用ANSYS软件所提供的基于变密度的拓扑优化法对注塑机定模板进行优化,找出模板最优的结构形式;最后根据优化结果对原模板进行... 首先运用电测法和有限元法对注塑机定模板进行变形及应力分析,测试结果验证了有限元计算模型的正确性;然后利用ANSYS软件所提供的基于变密度的拓扑优化法对注塑机定模板进行优化,找出模板最优的结构形式;最后根据优化结果对原模板进行了改进,再分析,改进后模板与原模板相比较在重量基本不变的情况下,大大降低了应力和变形。该结果对今后模板的设计有一定指导意义。 展开更多
关键词 定模板 ANSYS 应力测试 变密度法 拓扑优化
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两吨货车车架的结构拓扑优化设计 被引量:3
11
作者 吕品 安晓卫 《沈阳理工大学学报》 CAS 2007年第6期35-38,共4页
以轻量化作为目标函数,刚度和固有频率作为约束条件,对某两吨货车车架进行结构拓扑优化设计,经计算获得满足约束条件的拓扑形态,在此基础上将其进行抽象,提取实际车架模型,并对此模型进行了有限元分析.
关键词 汽车 车架 有限元 拓扑优化 HYPERWORKS
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混合粒子群算法的软件测试数据自动生成 被引量:4
12
作者 董跃华 戴玉倩 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2015年第2期545-549,共5页
针对全连接拓扑结构的粒子群算法在生成测试数据过程中,存在收敛精度低,易陷入局部极值的问题,提出一种混合粒子群算法HPSO,并将其应用于测试数据自动生成。该算法在保证全局收敛性的前提下,对多样性匮乏的种群,首先采用定长环形拓扑结... 针对全连接拓扑结构的粒子群算法在生成测试数据过程中,存在收敛精度低,易陷入局部极值的问题,提出一种混合粒子群算法HPSO,并将其应用于测试数据自动生成。该算法在保证全局收敛性的前提下,对多样性匮乏的种群,首先采用定长环形拓扑结构取代粒子群的全连接拓扑结构;其次,采用轮盘赌方法选择候选解,更新粒子位置信息和速度信息;最后引入条件禁忌算法,对处于局部极值的粒子采取禁忌处理。通过实验比较表明:与基本粒子群算法(BPSO)相比,HPSO使种群多样性得到大幅度提升;在测试数据生成性能上,HPSO的搜索成功率和路径覆盖率均优于遗传算法与粒子群算法混合算法GA-PSO,而平均耗时与BPSO算法相当,性能表现优越。 展开更多
关键词 测试数据生成 全连接粒子群 拓扑结构 轮盘赌选择法 条件禁忌算法
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高温质子交换膜燃料电池电堆端板拓扑优化 被引量:4
13
作者 王浩然 吴私 +4 位作者 杨林林 兰海兵 陈超 孙伟 宋学官 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期142-148,共7页
以实现高温质子交换膜燃料电池单电池内部接触压力的均匀性与电堆内单电池之间接触压力的一致性为目的,建立了一种具有非线性接触边界条件的高温质子交换膜燃料电池电堆端板的拓扑优化模型.通过研究在一定工作温度下装配荷载对电堆内部... 以实现高温质子交换膜燃料电池单电池内部接触压力的均匀性与电堆内单电池之间接触压力的一致性为目的,建立了一种具有非线性接触边界条件的高温质子交换膜燃料电池电堆端板的拓扑优化模型.通过研究在一定工作温度下装配荷载对电堆内部接触压力的影响,并综合考虑端板的质量与制造难度,构建了一种适用于燃料电池电堆的简化模型.从基于热力耦合的有限元法出发,对燃料电池端板进行以最小质量为目标、最大应力为约束的拓扑优化,并在综合考虑结构形状与拓扑结果的基础上建立端板的几何模型.结果表明,拓扑优化得到的端板结构使电堆内部具有更均匀的接触压力,因此拓扑优化可以为端板的结构设计提供理论参考. 展开更多
关键词 高温质子交换膜燃料电池 拓扑优化 有限元法 热力耦合分析
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基于有限元分析的试验台底座的优化设计 被引量:4
14
作者 王文辉 谢峰 《机械》 2011年第2期41-45,共5页
汽车驱动桥空载试验台是汽车驱动桥制造企业最常用的一种试验装备,而底座则是其中主要组成部分。在原有驱动桥空载试验台底座结构的基础上,采用有限元分析方法,对原有底座结构进行了改进。同时对新底座结构进行了静、动态特性的分析和... 汽车驱动桥空载试验台是汽车驱动桥制造企业最常用的一种试验装备,而底座则是其中主要组成部分。在原有驱动桥空载试验台底座结构的基础上,采用有限元分析方法,对原有底座结构进行了改进。同时对新底座结构进行了静、动态特性的分析和优化设计。由分析可知,经过优化后的新底座结构,具有较好地静、动态性能,所得到的计算结果为同类试验台底座的设计提供了有效的设计指导。 展开更多
关键词 有限元分析 驱动桥空载试验台 底座结构 优化设计
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空间三平移全柔性并联机构构型设计 被引量:7
15
作者 李坤全 文睿 《机械传动》 CSCD 北大核心 2018年第6期86-89,93,共5页
针对全柔性并联机构的柔性铰链存在蠕变、回程反力和应力松弛的缺陷,基于空间三自由度并联机构的设计原型,设计了两种不同结构形式的全柔性并联机构。首先,基于"铰链替换法"设计出了一种全柔性并联机构;然后,基于"型综合... 针对全柔性并联机构的柔性铰链存在蠕变、回程反力和应力松弛的缺陷,基于空间三自由度并联机构的设计原型,设计了两种不同结构形式的全柔性并联机构。首先,基于"铰链替换法"设计出了一种全柔性并联机构;然后,基于"型综合法"和拓扑优化理论设计了一种集成式全柔性并联机构;最后,建立机构的静刚度分析和频域分析模型,分别对机构进行仿真分析和实验研究。结果表明,相对于第一种方案的全柔性并联机构,集成式全柔性并联机构具有更高的运动精度、更优的刚度特性和更佳的抗振性,验证了集成式全柔性并联机构拓扑优化设计方法的有效性。 展开更多
关键词 全柔性并联机构 铰链替换法 型综合法 拓扑优化 仿真分析 实验测试
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高速动车组齿轮箱箱体拓扑优化设计 被引量:2
16
作者 高扬 阙红波 +1 位作者 卞翔 魏昱洲 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期978-983,共6页
齿轮箱作为高速动车组转向架的核心部件,需满足轻量化和高可靠性的要求,以保证车辆运行的安全性和舒适性。以国内某型高速动车组齿轮箱体为研究对象,通过有限元方法分析该箱体存在的问题,使用拓扑优化技术对箱体结构进行改进设计。有限... 齿轮箱作为高速动车组转向架的核心部件,需满足轻量化和高可靠性的要求,以保证车辆运行的安全性和舒适性。以国内某型高速动车组齿轮箱体为研究对象,通过有限元方法分析该箱体存在的问题,使用拓扑优化技术对箱体结构进行改进设计。有限元分析结果表明,在各工况下齿轮箱箱体的刚度和强度满足要求,但固有频率接近轮轴系统主振频率,容易发生共振,从而产生噪声和箱体裂纹。针对此特点,提出提高箱体固有频率的拓扑优化方案。经计算和模态测试验证,拓扑优化后的箱体固有频率得到提高,避开了轮轴激振主频,减小了箱体产生共振的可能性。此研究为设计具有良好静动特性的国产高速动车组齿轮箱提供理论和数据支持。 展开更多
关键词 高速动车齿轮箱 有限元 拓扑优化 固有频率 模态测试
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基于拓扑优化的混凝土泵车一臂轻量化设计 被引量:6
17
作者 陈泽 张剑敏 吴斌兴 《中国工程机械学报》 北大核心 2019年第3期238-242,共5页
基于变密度法对混凝土泵车一臂进行拓扑优化,依据拓扑优化的结果,在保证臂架制造的工艺性和安全性情况下,设计减重孔对臂架进行三维重构,并采用离散变量尺寸优化得到合理和实用的臂架各板厚参数.通过对优化后的新型轻量化臂架一臂进行... 基于变密度法对混凝土泵车一臂进行拓扑优化,依据拓扑优化的结果,在保证臂架制造的工艺性和安全性情况下,设计减重孔对臂架进行三维重构,并采用离散变量尺寸优化得到合理和实用的臂架各板厚参数.通过对优化后的新型轻量化臂架一臂进行水平工况静态校核、稳定性校核及结构应力试验,实验结果表明:拓扑优化设计方法可以在保证结构的静态安全性的前提下减轻泵车臂架质量,为混凝土泵车整体轻量化设计提供了重要的设计依据. 展开更多
关键词 混凝土泵车 变密度法 拓扑优化 轻量化 结构应力试验
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基于子模型技术的装配体零件拓扑优化 被引量:7
18
作者 王立平 许华旸 关立文 《清华大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期476-481,共6页
在装配体单个零件的拓扑优化中,如果直接将待优化零件置于装配体中进行优化计算,则会因结构复杂、接触非线性等问题导致迭代缓慢甚至难以收敛;如果单独对待优化零件进行优化,则需对该优化目标的边界条件进行人为等效,而这势必产生较大... 在装配体单个零件的拓扑优化中,如果直接将待优化零件置于装配体中进行优化计算,则会因结构复杂、接触非线性等问题导致迭代缓慢甚至难以收敛;如果单独对待优化零件进行优化,则需对该优化目标的边界条件进行人为等效,而这势必产生较大误差。针对这一矛盾,该文引入子模型技术来精确提取装配体中单个零件的边界条件,并依此对单个零件进行拓扑优化。通过系列算例证实了该方法的可行性及有效性。分析结果表明:子模型技术理论上可对任意装配体零件的边界条件进行精确提取,然后对其进行拓扑优化。该方法有助于将已有的拓扑优化理论推广应用到装配体零件的优化设计中。 展开更多
关键词 拓扑优化 子模型技术 装配体零件 有限单元法
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钢筋混凝土开洞深梁拉压杆模型方法与经验方法试验对比研究 被引量:15
19
作者 刘霞 张鹄志 +1 位作者 易伟建 贺华军 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期139-147,共9页
针对不同的洞口尺寸和洞口位置,按拓扑优化中的遗传演化算法构造拉压杆模型和我国规范推荐的经验方法,设计了4组共8个钢筋混凝土开洞深梁试件。通过静载试验对两种方法设计的试件进行对比,结果表明:按拉压杆模型方法设计的试件不仅具有... 针对不同的洞口尺寸和洞口位置,按拓扑优化中的遗传演化算法构造拉压杆模型和我国规范推荐的经验方法,设计了4组共8个钢筋混凝土开洞深梁试件。通过静载试验对两种方法设计的试件进行对比,结果表明:按拉压杆模型方法设计的试件不仅具有较高的受剪承载力、较充分的裂缝开展和较好的延性,而且有效解决了按经验方法设计的试件纵筋不能充分利用的问题。通过比较实测的受剪承载力和按材料标准值计算的设计受剪承载力,结果表明:拉压杆模型方法可以得到偏于安全的承载力预测值,而经验方法的预测结果偏差较大;开洞深梁的破坏形态,洞口尺寸较小时由"瓶形"斜压杆两侧的斜裂缝开展起控制作用,而洞口尺寸较大时,虽然也由斜裂缝控制破坏,但显现一定的弯曲破坏特征。 展开更多
关键词 开洞深梁 经验设计方法 拉压杆模型 拓扑优化 遗传演化算法 静力试验 受力性能
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