计算几何在重力式结构稳定计算中的应用

针对重力式结构设计中进行多荷载工况、多设计方案的稳定性计算时,各种组合情况下的重力作用效应计算费时费力的问题提出基于计算几何学的计算方法,该算法将重力作用效应的计算问题简化。对重力式结构的设计断面,首先判断其凸凹性,然后利用水位线将其分解为多个子多边形,再根据子多边形内是否存在凹点计算子多边形面积、质心,最后汇总计算原设计断面的面积、质心和重力作用效应,进而得到稳定性指标。根据该算法编制了一套计算机程序,将其应用于株洲二线船闸项目的闸室计算,得到了良好的效果。     

对重力坝设计深层抗滑稳定分析的探讨

当坝基存在不利的缓倾角软弱结构面时，重力坝的深层抗滑稳定计算是关系到大坝安全的重要问题。对此问题的计算，电力行业和水利行业的相应规范采用不同的方法。笔者以宝泉抽水蓄能电站下库重力坝的深层抗滑稳定计算为例，分别用这两种方法进行计算，并分析比较了两种计算方法下计算结果的差异。     

基于多种群萤火虫算法的集装箱船结构优化

针对集装箱船结构优化问题，依据CCS规范建立以集装箱船舯剖面面积最小为优化目标，板厚、型材横截面积为离散设计变量的优化数学模型。提出一种多种群萤火虫算法，各种群设置不同的参数，提高搜索区域，多子群并行寻优、子群主群协作寻优提高算法寻优性能，对所建模型进行优化计算。优化算例表明，所提出的多种群萤火虫算法比标准萤火虫算法可以更快的收敛得到最优解，在满足所有约束条件情况下，集装箱船舯剖面面积最小约13.2%，验证了多种群萤火虫算法应用于集装箱船结构优化的有效性。     

基于蚁群算法的大型油船中剖面结构优化设计

采用蚁群算法对大型油船中剖面结构进行了优化设计,选取了纵骨型号等18个设计变量,建立了以单位长度中剖面构件重量最轻的目标函数,根据DNV(挪威规范)提取了总纵强度等29个约束条件,从而建立了大型油船中剖面结构优化模型。改进的蚁群算法对该模型进行优化计算,该船的中剖面纵向结构单位长度的重量减轻3.35%,结果表明蚁群算法是行之有效的。     

基于规范计算的油船中剖面优化设计

为降低船舶造价，最大限度地实现船舶的轻量化设计，基于船体尺寸优化的思想，以油船中剖面结构为研究对象，采用法国船级社规范计算工具Mars2000对油船中剖面进行结构定义和载荷计算，通过优化分析软件ISIGHT集成设计变量、约束条件、目标函数，建立参数数据流；开发基于协调共同结构规范（Harmonized Common Structure Rules, HCSR)计算的船舶尺寸优化系统，获得油船中剖面结构设计方案。优化后中剖面面积比原始设计减少6.4%，实现油船的轻量化设计。     

一种求解结构可靠度的新型计算方法

提出了一种求解结构可靠度的软计算方法,该方法综合了人工神经网络的柔软性和遗传算法的全局性及并行快速性的优点.利用人工神经网络的柔软性,可以生成任意形状的函数,因而可以更加贴切地拟合功能函数;由于遗传算法具有并行处理能力,可以对多组样本同时进行处理,因此收敛速度加快.除此之外,文中的遗传算法还使用了小生境共享技术,有效地克服了陷入局部解的缺陷.并根据上述方法研制了结构可靠度分析的电算程序,算例计算表明,计算结果具有很高的精度,该算法为结构可靠度研究提供了一种新的思路和实现路径.     

一种适合于水声信道均衡的符号常数模算法

在分析常数模算法代价函数的基础上,提出一种适用于QAM信号的符号常数模算法.通过修改常数模代价函数中的平方运算为求绝对值运算,得到一个新的代价函数,采用随机梯度准则得到了相应均衡器抽头系数的迭代式.水声信道仿真结果表明,所提出的算法的稳定性和剩余均方误差与CMA算法接近,但是计算量和收敛速度优于CMA算法.     

重力式防波堤地基承载力设计控制因素分析

新版地基规范关于地基承载力的计算较以前版本规范计算方法发生了较大的变化,本文结合某重力式结构沉箱防波堤工程,通过对标准断面地基承载力的计算,分析采用新版地基规范进行地基承载力设计时,应该注意的设计控制因素,并通过施工期变形观测,验证是可行的。     

复杂薄壁建筑物断面特性判定及几何参数的图论处理

针对目前薄壁结构领域存在的断面特性判定及几何参数计算的复杂性,将图论法的理论引入计算程序的前处理部分,可以很方便地对薄壁断面的几何参数进行计算,得到扇性坐标、扭转函数、扇性静矩等,从而为后面的弯曲分析、扭转分析、乃至动力学时程响应计算打下基础。数值算例的检验结果表明,计算机得到的结果与人工计算的相一致,但耗时却大大缩短,这一特点可以应用于结构设计师在结构的初始设计时调整截面的几何参数,从而可以大大提高结构设计的效率。     

高桩码头设计中波浪力计算方法的探讨

透空式高桩码头上部结构与波浪相互作用的问题非常复杂,现行规范找不到计算依据。在无规范依据情况下, 高桩码头设计时一般采用《海港码头结构设计手册》中进行波对码头上部结构作用力公式进行计算。根据设计手册相关 公式,提出了采用AutoCAD制图软件绘制理论波面的图形计算方法。并通过在AutoCAD中调整波面与码头结构断面相对位 置,分工况计算了某工程实例,供工程设计时参考。     

船闸大体积混凝土水化热温度监控及有限元仿真分析

为研究大体积混凝土水化热的温度变化规律及其对温度裂缝产生的影响,对在建船闸进行有限元仿真分析并对埋设温度计进行监控.通过对比分析有限元计算结果和实测温度结果,得到两者存在差异的可能原因.通过对放热函数及强度调整函数的参数设置调整,使计算结果更接近工程实际情况.在有限元分析结果的基础上,通过裂缝指数来评价船闸主体结构温度裂缝产生的可能性,在对放热函数及强度调整函数进行调整后,计算结果表明结构出现温度裂缝的可能性在5%以下,与主体结构外观情况相符.对比分析不同规范对温度应力计算规定的异同,以期为相关计算选择适用规范及互通有无提供参考依据.     

削角直立堤断面稳定性及波浪力分析试验研究

通过模型试验观测波浪作用下削角直立堤断面的稳定性、堤顶越浪情况及削角直立堤受力情况,并与依据《海港水文规范》和《防波堤设计与施工规范》计算的波浪力理论值进行了对比分析,结果表明,上部结构采用削角型胸墙的直立堤具有减轻波浪水平压力,增加竖向压力,提高堤身稳定的优点。并通过实测波浪力的合成总力计算,得出了削角直立堤断面整体稳定。     

明渠水流梯形断面临界水的推求及计算

本文通过研究,导出了临界水深e-x函数形式的表达公式,并进行了大量的计算和验证,证明利用一般的函数计算器计算,对梯形断面临界水深的计算速度快,成果准确。     

基于遗传算法的散货船结构优化研究

选取82000载重吨散货船船中横剖面为研究对象,对结构优化设计方法开展研究.以纵向板剖面积最小为目标函数,结合《钢质海船入级与建造规范》(2009)确立约束条件,采用改进的遗传算法对其进行结构优化设计.结果表明:优化后的剖面积减少了5.2％,有效减少了结构重量,为此类船结构设计提供参考.     

基于Rankine源和Kelvin源格林函数求解兴波阻力的复合算法

[目的]运用边界元法计算船舶兴波阻力基本上是先求解船体附近的速度分布,然后采用伯努利方程进行压力积分,其计算过程复杂,且误差非常大。[方法]提出一种可快速计算船舶兴波阻力的复合算法,利用Rankine源格林函数求解船体表面源强,结合Lagally定理进行受力计算,并基于Kelvin源格林函数求解船舶兴波阻力。运用该算法对Wigley船的兴波阻力进行计算。[结果]计算结果表明,所用算法相较于运用线性兴波阻力中的薄船理论得到的结果精度更高,而且与完全使用Kelvin源格林函数的算法相比效率也更高。[结论]所用算法可在计算兴波阻力时作为精度与效率之间的一种折中方法。     

复式断面明渠紊流三维直接数值模拟

应用直接数值模拟,研究了中等雷诺数条件下复式断面明渠的二次流和紊流特性,并与矩形断面明渠紊流的结果进行了对比。研究发现:与矩形断面明渠紊流相比,复式断面明渠紊流的顺流向最大流速较大,单位面积流量增大了10%;在漫滩和深槽结合处,二次流强度较大;漫滩底面附近出现高速流体,导致漫滩处的壁面剪切应力增大;顺流向紊动速度和竖向紊动速度的相关性较低,漫滩底面紊流拟序结构较弱,没有形成尺度较大的准顺流向"发卡"涡。     

基于纵弯曲强度可靠性分析的船舶中剖面优化

研究基于船舶纵弯曲强度可靠性分析的全概率方法,以通过波浪载荷直接计算软件和船舶剖面强度信息计算得到的纵弯曲强度失效概率为目标函数,以相关规范对剖面构件的尺寸要求和剖面面积上限作为约束条件,通过MATLAB建立优化模型。并结合MATLAB集成的遗传算法工具箱对船舶中剖面进行优化设计。算例结果表明在剖面面积减小了0.38%的情况下,纵弯曲强度失效概率由原来的7.22×10-5降低为1.32×10-5,表明此方法用于船舶中剖面结构优化是行之有效的。     

基于粒子群算法的起重船扒杆结构优化设计

基于Isight优化软件和通用有限元软件,以扒杆重量为目标函数,采用粒子群算法（PSO）和遗传算法对某起重船扒杆结构进行了优化设计,并讨论了PSO算法的稳定性。通过对两种算法优化结果的比较分析表明,PSO算法优化效果好,收敛速度快,且计算稳定性高,验证了PSO算法在工程船舶结构优化设计中的有效性。     

满足自由水面的水槽格林函数的研究

研究满足自由水面的水槽格林函数的两种数值计算方法,一是Linton提出的快速收敛数值计算算法,二是对John提出的开阔海域中格林函数关于水槽两侧壁作镜像的数值计算方法。研究表明,Linton提出的快速收敛数值计算算法在特定情况下不适用,因此建议采用镜像格林函数来计算常水深和常宽度水槽中波浪对结构的作用问题。     

基于人工蜂群算法的油船舯剖面优化设计

人工蜂群算法(ABC)是模仿蜜蜂行为提出的一种优化方法,通过各人工蜂个体的局部寻优行为,最终在群体中使全局最优值凸显出来,有着较快的收敛速度[1]。本文基于HCSR规范,以中剖面净面积最小为优化目标,以区域纵骨间距个数、板厚、型材尺寸、板缝位置为设计变量,采用ABC算法,建立了适用于油船的中剖面优化设计模型。以一艘32000DWT油船为例,对其进行了优化设计,优化结果验证了人工蜂群算法用于船舶中剖面结构优化的可行性和高效性。