考虑约束条件的索杆张力结构找形研究

文中首先阐述常用力密度法的优缺点,在此基础上从能量的角度出发,建立基于梯度优化的索杆体系找形方法。利用拉格朗日乘子法将约束条件添加到目标函数中,并应用梯度法进行优化,从而得到考虑约束条件索杆张力结构的形状。在给定初始条件下,该方法可以找到同时满足能量最小和一定形态要求的索杆张力体系。并利用MATLAB编制相应程序,算例分析结果表明本文给出的索杆体系找形的方法适合于绝大多数索杆体系,无论是简单的平面张力结构、索穹顶结构,还是复杂的索桁体系。该方法的优点之一是可以在目标函数中直接引入边界约束条件,从而可以较方便地求解考虑约束条件的索杆张力体系的几何形状。

MATLAB优化工具箱在机械优化设计中的应用

基于优化设计理论,建立了以人字架机构的质量最小为目标函数的优化数学模型。应用MATLAB优化工具箱,对人字架机构优化实例进行求解。通过对优化结果的研究和分析,表明优化编程简单,设计效率高。说明了应用MATLAB优化工具箱中的fmincon函数求解约束非线性优化问题的思路和方法,并给出了人字架机构的目标函数图形、约束函数图形以及MATLAB求优的具体步骤。

卷边槽钢压杆考虑板组约束作用的屈曲系数

卷边槽钢压杆的局部屈曲具有相关性。《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)提出适用于各种不同截面的板组约束系数的统一计算公式来考虑这种相关性。但由于板组组成的多样性,其是否合理,有待于进一步研究。借助ANSYS有限元分析软件,对卷边槽钢压杆局部屈曲进行分析,得到考虑板组约束作用的屈曲系数,并和国内外规范进行比较。结果表明,计算结果和英国规范吻合较好,我国规范偏于安全较多。借鉴英国规范的形式,给出考虑板组约束作用的屈曲系数的计算公式,这些公式可供进一步修订规范时参考。

一种撑杆式约束装置

在全尺寸飞机结构静力/疲劳试验中,对试验件施加的外部载荷在理论上是平衡的。试验机的约束为静定约束,一般选取三个垂向约束,三个水平约束。在前期调试过程中,由于约束方法,设备等原因,会导致航向、侧向约束失效,考核误差,加载点超差保护等问题,为了解决这些问题提出了撑杆式约束试验件的装置,并在试验中得到验证。

基于连续支承压杆模型的轴心受压柱局部屈曲分析

轴心受压柱局部屈曲分析,一般根据薄板理论建立板件屈曲微分方程,构造满足边界条件的位移场,获得屈曲临界载荷解析解,不仅推导繁琐且不便直观地揭示受压板件屈曲特征及控制参数。本文建立单位宽度受压板条的连续支承压杆模型,将二维板件屈曲问题转化为学生较熟悉的一维压杆屈曲分析。基于连续支承压杆临界载荷的解析解,方便识别典型非加载边约束下板件屈曲半波数。本文旨在深化理解受压板件屈曲性能。

自保温暗骨架承重墙抗震性能试验研究与分析

从抗震节能一体化出发,研发了自保温暗骨架承重墙及其结构体系。通过水平低周反复荷载试验研究了自保温暗骨架承重墙的抗震性能,揭示了该新型抗震墙体受力机制的转化过程,即抗震失效全过程可分为共同工作、转化过渡和弱框架工作三个阶段。结合试验成果开展理论分析,针对自保温暗骨架承重墙剪切破坏模式,分别建立了基于等效弹性板模型的墙体开裂荷载计算方法和基于修正软化拉压杆模型的墙体抗剪极限承载力计算方法,与实测值相比误差分别是3.2%、3.3%,故构建的理论计算方法精度高、物理力学概念清晰。结果表明:自保温暗骨架承重墙具有多道抗震防线,抗震性能好,加之施工方便快捷、造价低廉,特别适宜在村镇住宅等多层建筑中推广应用。

基于增强假定应变单元和拉压特性的三维结构拓扑优化设计

针对不同拉压特性的三维结构拓扑优化设计问题,基于增强假定应变有限单元方法,研究了结构的刚度、位移和应力要求下的拉压特性结构拓扑优化方法。基于MATLAB语言进行了优化求解算法的程序编制和算例验证。研究结果表明,采用增强假定应变有限元方法可以获得更准确的结构响应。

改进的逐点去约束法求解索杆结构的自应力模态

索杆(张拉)结构是最有竞争力的空间结构型式之一.由于其独特的拓扑关系,求解这类结构的自应力模态是关键.已有求解自应力模态的方法大多不能在有限元软件上直接应用,而逐点去约束法是一种能够通过有限元软件直接求解平面索杆结构的方法.通过对逐点去约束法的研究,本文提出了改进的逐点去约束法.改进的逐点去约束法具有系统的求解流程,收敛快且精度高.该方法不仅可以求解平面索杆结构的自应力模态,也可用于拓扑关系复杂的空间索杆结构.

考虑气动弹性约束的复合材料支撑机翼优化设计

基于遗传-敏度混合算法对复合材料支撑机翼开展考虑气动弹性约束的优化设计,并与常规机翼构型进行比较。在严重载荷状态下,以结构质量最小化为目标,以翼尖变形、屈曲稳定性和颤振速度为约束,设计复合材料机翼铺层和支撑结构参数,并研究不同支撑点位置对于优化设计结果的影响。结果表明,复合材料支撑机翼构型能大幅减少弯曲方向上的铺层材料,有明显的减重优势。支撑点位置对于结构质量、屈曲稳定性和扭转刚度分布有较大影响,支撑结构的屈曲破坏在复合材料支撑机翼的结构设计中要引起重视。