引入水平集带的参数化水平集结构拓扑优化方法

传统水平集方法通过在初始设计中布置一定数量的孔洞来克服其不能自动开孔的缺陷,但孔洞布置方式的差异造成了强烈的初始设计依赖性,改进的参数化水平集方法可以自动开孔,但初始设计对优化结果仍存在一定的影响。水平集带方法可以将水平集方法与变密度法相结合,在零水平集附近引入一个水平集带区域,区域内的材料密度通过水平集函数进行插值。在迭代过程中通过减小水平集带宽度可以逐渐去除中间密度材料,使结构最终收敛到0-1解。引入水平集带可以通过结合变密度法思想提高目标函数和约束函数在拓扑变化中的连续性,从而减轻初始设计对优化结果的影响。通过柔顺度最小化问题验证了该方法可以有效减轻优化结果的初始设计依赖性,并且能够得到更优的目标函数值。此外还探究了水平集带带宽减小速度对优化结果的影响,并将该方法拓展到不规则设计域优化问题中,得到了合理的优化结果。

基于单位脉冲响应的人造地震波模拟和结构抗震随机模拟分析

提出了基于单位脉冲解析响应的显式时域法,将其应用于模拟与我国《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)中规定的反应谱吻合的人造地震波和建筑结构的抗震随机模拟分析。首先推导了单自由度和多自由度动力系统基于单位脉冲解析响应的显式时域表达式;然后将单自由度系统的显式时域表达式应用于求解地震动的随机动力方程,利用其能快速求解动力响应的特点,通过迭代,可以高效模拟指定强度的人造地震波和与规范反应谱吻合的人造地震波;接着将模拟得到的地震波和多自由度动力系统的显式时域表达式应用于结构抗震随机模拟分析;最后通过算例进行了验证。基于现有的地震动模型和单位脉冲的显式时域表达可以高效模拟与规范反应谱吻合的地震波;基于单位脉冲的显式时域法结合振型叠加法,在结构抗震随机模拟分析中具有足够的精度和较高的效率,可用于建筑结构抗震时程分析。

使用氯化钙溶液加固淤泥质黏土的电渗试验研究

采用自制电渗试验装置,针对武汉市淤泥质黏土进行电渗试验,探讨阳极处添加质量分数分别为0、5%、10%、15%氯化钙溶液对电渗加固效果的影响.通过监测电渗过程中各试验组电流和排水量随时间的变化,测定电渗前后土体的含水率、抗剪强度、孔隙比和微观结构变化,综合评价不同条件下土体的电渗固结效果.试验结果表明:在阳极添加氯化钙溶液可以缩短电渗固结时间,显著提高电渗法加固淤泥质黏土的效果,使土体微观结构变得更加致密,增强土体的抗剪强度;通过添加氯化钙溶液,阴极附近土体抗剪强度最大提高368.6%;氯化钙溶液浓度对电渗加固效果影响存在一个限值,本次试验为10%左右,超出该限值后,浓度的影响很小;氯化钙溶液的加入会加重电极腐蚀.