某S形人行景观桥的方案优化与深化设计

对某S形人行景观桥进行方案优化与深化设计的过程,包括主梁结构体系、菱形斜交网架、桥墩造型三个方面的优化。此三者都是基于三维参数化设计。设计的最终目标,是在尽量还原方案造型的基础上,使得景观桥梁的主梁、网架、桥墩各部分比例和谐,达到形态与受力的统一。

基于图形网格转译的城轨列车外观设计研究

随着区域经济和城市群的发展,城市轨道交通已逐步成为城市建设重点领域,其外观设计也成为城市文化传播的重要途径,因此对打造蕴含城市文化特色的列车外观进行研究十分有必要。通过以“网格设计”概念引出网格形态设计方法为理论基础,以在蓉城收集的城市文化在列车上的应用形式为实证基础,并充分考虑蓉城文化形象的识别性、传播性,分析城市文化运用于列车外观设计的三个层次,探索将网格形态设计方法引入城市列车外观造型设计的可行性,归纳出可循规律的设计程序,并应用该方法提出蓉城列车的创新设计方案,验证出网格形态设计不仅可以创新城市列车外观设计,通过城市轨道交通展现城市文化内涵,也有助于增强当地乘客的文化自信和归属感。

特高压交流GIS/GIL拔孔型陷阱优化设计与协同布置方法

交流气体绝缘组合电器(GIS)和气体绝缘输电管道(GIL)内的运动金属微粒是诱发设备绝缘故障的重要因素,且特高压下的运动金属微粒引发设备绝缘故障的概率更大,而微粒陷阱可抑制金属微粒的运动,但实际工程中的微粒陷阱仍缺乏主动捕获微粒的能力。该文首先基于GIS/GIL内金属微粒动力学模型,分析了拔孔型陷阱的微粒主动捕获机制,进而根据金属微粒荷电运动与碰撞动力学特性,建立了拔孔型陷阱捕获概率计算模型,考虑陷阱的捕获能力对拔孔型陷阱的结构参数进行优化设计。具体结果表明,针对苏通工程中的特高压交流GIL,当陷阱直径为60cm、深度为30cm时,拔孔型陷阱抑制微粒效果达到最佳。进一步考虑微粒碰撞反射角的随机性,将拔孔型陷阱附近捕获率大于90%的区域定义为有效捕获范围,优化的拔孔型陷阱的有效捕获范围为32cm。最后,通过分析栅格型陷阱与拔孔型陷阱轴向电场分布,表明栅格型陷阱能够增强拔孔型陷阱的有效捕获范围,并以提高绝缘子附近的微粒抑制效果为目标,提出了绝缘子附近栅格型与拔孔型陷阱的协同布置方法。

某大跨船形钢结构设计

某大跨多层建筑位于上海市浦东新区,屋顶最大平面尺寸87.5m×38.0m,3层平面以上空间结构呈椭圆船形。结构内部由三处钢框架-支撑筒作为落地竖向支撑,辅以弧形钢网格+桁架梁以实现。针对其扭转不规则、楼板不连续、侧向刚度不规则、体型收进等不规则项以及大跨、大悬挑、连体等结构特点,本文进行了多模型对比分析、抗震性能化设计、非线性稳定分析、舒适度分析以及节点有限元分析等,确保结构安全可靠的同时,又满足建筑功能的舒适性,可作为类似工程的参考。

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。

低应力柔性CCGA焊点设计及其可靠性预测

为提高大芯片面阵列封装的可靠性、降低工作载荷下钎料焊点内部的应力集中程度,基于力学原理对陶瓷柱栅阵列(ceramic column grid array,CCGA)封装结构进行了柔性互连设计和焊点形态设计.采用有限元方法研究了该低应力柔性CCGA互连结构在剪切载荷下的力学行为.结果表明,互连结构的峰值应力和峰值应变由设计的铜质的锥形漏斗体承担,性能薄弱的钎料及钎料/铜柱界面不再处于互连结构的应力应变集中位置,焊点内部应力应变较传统CCGA焊点降低显著;预测该低应力柔性CCGA互连焊点将具有更高的可靠性.

基于C#.NET的贴边钢岔管设计的CAD系统开发与应用

针对水电站贴边钢岔管设计繁琐、工作量大等缺点,开发出了其计算机辅助设计系统。该系统实现了网格智能划分,并能人性化多项指标自由加密网格,生成ANSYS命令流与有限元软件对接;能够在完全独立于CAD系统之外设计,生成DXF文件与CAD软件对接;采用了三种功能模块分离的设计构架,同时采用了子父窗体设计,支持多模型任务同时运算等。最后运用该软件对招徕河水电站工程实例进行了分析,结果表明本系统具有设计速度快,精度高,实用性强等优点,能大大减小贴边岔管手工计算的工作量。

论“动态”的网格设计

从网格是什么出发,论述"动态"网格设计作为改变规格再创造的方法赋予空间的意义——于"无形"中产生"形"的现代视觉设计语法。"动态"的网格它不是简单的空间问题,还是不停地产生运动的时间问题。

应急条件下轻型、快速架设桥梁结构探讨

本文介绍了一种可以在应急条件下实现快速架设、快速通行的桥梁结构型式。首先给出结构支撑体系和单元构件型式,然后进行数值计算验证和迭代优化修正。其特点及优势包括:主缆索数量为平行布设的2根,布设形式更为简洁、明确;横梁采取轻型合金钢小箱梁结构;横梁端部采用具有锁止、定位功能的倒U型固定装置和主缆连接;桥面承载板采取轻型纵横正交的薄壁竖板构成的密间距梁格系;设置了搬运方便快捷的模块化桥梁配重。结合算例,采用Midas Civil软件,按照从整体到局部的原则,对整桥结构体系的合理性进行静力分析,结果表明结构体系满足要求,科学合理。

数字穹窿——建筑与结构的网格协同

如果说建筑设计是一个构建规则与秩序的过程,那么网格(grid)可视为衡量建筑自身逻辑的物理标尺。受限于材料与施工能力,古代中西方建筑的网格体系通常由建筑与结构所同构。当代数字算力加持下,大跨度空间钢结构迅猛发展,一方面带来了前所未有的设计自由度,一方面专业的不断细分带来了建筑与结构逻辑间的意义分离。大兴国际机场从概念方案到实施方案的探索过程是对这一关系的重新探讨。航站楼大跨度自由曲面与C形柱的支撑方式让对抗重力这一古老命题进入了创新领域,建筑师与结构师协同工作,在数理和谐中寻找工程之利,逻辑之美。

日照限定下的建筑形体设计方法

随着计算机辅助设计的发展,模拟手段正在逐步替代主观经验成为建筑设计过程中更科学的解决问题的方式。通过参数化的建筑形体构建以及优化算法的运用,对日照限定下的建筑形体设计问题进行了探讨。提出了网格累积法的建筑形体生成与优化理念,并通过案例分析比较了不同日照限制条件下,分别采用遗传算法和网格累积法进行建筑形体优化的效果。研究表明,网格累积法更适用于高密度城市建筑中严格日照限制条件下的建筑形体优化设计。

自由曲面单层三角形网格结构抗震性能研究

自由曲面单层空间网格结构作为一种新型结构形式,以其流畅自然的线条、灵活多样的结构形态,广泛应用于各类大型公共建筑中。自由曲面结构通过结构应变能为优化目标,节点坐标为优化变量进行曲面形状优化,以达到较好的静力性能,但优化后曲面的抗震性能,目前还缺乏了解。以自由曲面单层三角形网格结构为例进行结构形态优化研究,通过时程分析法研究优化后自由曲面网格结构在罕遇地震作用下的动力响应,总结其抗震性能。研究结果表明:经过形态优化后网格结构的静力性能得到很大提高;罕遇地震作用下,优化后网格结构最大位移出现位置由中部靠下部位转移到中部靠上部位,且3个方向的最大位移数值均小于优化前的网格结构;网格结构最大等效应力和最大轴向压应力都有一定幅度下降,网格优化和光顺化主要影响的是地震作用下结构的竖向位移,且优化后在El Centro地震波作用下结构最大竖向位移减少近25%,表明形态优化有效提高了自由曲面单层空间网格结构在罕遇地震下的抗震性能。

不同截面形状隧道格栅拱架竖向承载能力对比

为解决不同截面形式的格栅拱架构件竖向承载能力不明确的问题,对4种不同类型的隧道格栅拱架模型进行设计、加工、加载、分析,同时利用ANSYS有限元软件对模型的变形能力以及截面边长、厚度的改变对拱架稳定性的影响进行分析。研究结果表明:1)拱架采用双拱形式比单拱形式更具有良好的力学性能,外立柱比内立柱多分担50%的荷载;2)选择截面边长尺寸为18 mm、厚4 mm的模型,能使材料性能得到充分的利用,进而降低工程造价;3)拱架的变弯点处易发生应力集中,使得喷射混凝土结构更易损坏,必要时应加强监控,并应尽可能地使拱架圆顺、减少连接节点,以减少应力集中。

压力载荷下的结构拓扑-形状协同优化

压力载荷作用下的结构轻量化设计是工程中的常见问题,由于压力加载面的可设计性,现有以固定载荷为基础的拓扑优化技术不能很好地处理这类问题。直接采用CAD参数化样条或B样条曲线描述压力加载面,通过拓扑和形状变量的联合优化满足了工程实际对结构轻量化与边界的功能性与光滑性设计要求。同时,为了避免结构边界形状变化时有限元网格刷新引起的定义拓扑伪密度变量的困难,用所提出的背景网格和密度点技术实现了每一步单元密度设计迭代结果的自动传递,并采用网格变形技术实现了形状设计变量灵敏度分析。采用4个数值算例验证了方法的有效性,其中发动机承力框架的设计结果充分说明该方法在航空结构设计中的重要应用价值。

弹性曲弯网壳中建筑师的结构探索

弹性曲弯网壳的建造模式比较特殊,能适应相对复杂的网壳形态,是一种建筑师喜欢设计而结构工程师未必愿意配合的空间结构形式。分析了弹性曲弯网壳的建造特征,探讨了这种体系中建筑与结构相互关系的演变过程,在具体计算模式方面提出并验证了用SAP2000软件的施工模拟功能对弹性曲弯网壳进行从顶升到承载各阶段受力分析设计的可行性。

大跨度装配整体式H型钢空间钢网格楼盖结构设计

介绍了一种新型空间楼盖结构,该楼盖的上、下层为H型钢肋,中间由方形钢管剪力键连接,上、下层型钢肋与剪力键组成空间钢网格,钢网格结构顶面现浇钢筋混凝土楼板。空间钢网格可灵活划分成拼装单元,拼装单元在工厂预制,现场组装。以某实际工程为例,介绍了楼盖的设计方法和关键节点的构造措施,并对楼盖的静力学特性进行了分析。这种新型空间楼盖受力合理,结构安全可靠,可以为相关工程设计提供参考。