基于响应面法的钢-混组合桥面系优化设计

对桥梁结构进行优化设计和可靠性研究时,采用传统的设计方法可能会遇到计算工作量繁重的问题,应用响应面法进行优化设计是有效解决该问题的途径之一。以某大跨悬索桥钢-混组合桥面系为研究对象,结合节段缩尺模型试验研究,以有限元软件Workbench为计算平台,建立相应的参数化有限元模型。以组合桥面系重量最轻为经济目标,最大变形及最大弯曲应力为约束,基于响应面法对其进行多参数优化设计,并对优化结果进行了有限元分析验证。计算结果表明:节段缩尺模型静力试验结果与有限元分析结果吻合较好,建立的有限元模型很好地反映了试验模型实际的受力状态;基于响应面法优化设计后组合桥面系质量减小了3.57%,在满足力学性能要求的同时,减轻了结构自重,降低了工程造价,为钢-混组合桥面系设计提供了良好的概念设计模型。     

桥梁结构有限元模型的仿射-区间不确定修正

为获得桥梁结构的基准状态，考虑测试和结构参数的不确定性，将区间分析、仿射算法引入响应面有限元模型修正方法中，建立了一种新的桥梁结构有限元不确定模型修正方法。在讨论结构特点及力学行为的基础上，选择了待修正结构参数和结构响应后，采用均匀试验设计方法获得试验样本，同时结合多样本的有限元分析，采用F检验法得到结构响应的显著性参数。基于有限元模型修正的响应面方法，构建结构的响应面替代模型后，引入区间分析算法的自然拓展，将响应面模型拓展为区间响应面函数，同时采用仿射算法解决区间分析的区间扩张问题，构建桥梁结构有限元模型的仿射-区间不确定修正方法，并采用遗传算法进行区间优化求解。另外，针对区间响应面有限元模型修正的具体需求，提出了区间响应面函数的两步验证方法。用斜拉桥振动台模型桥梁在不同工况下的测试模态参数和斜拉索索力，对其进行有限元模型的不确定修正，实现了实测响应与有限元计算响应间误差的最小化。区间响应面函数的两步验证证实了参数修正范围和结构响应的有效性和正确性，修正后结构纵向、横向、竖向的一阶，二阶频率以及索力的实测响应均在计算响应范围内。验证结果表明：所提有限元不确定模型修正方法，能有效实现桥梁结构有限元模型的修正。     

基于模型修正梁格法的车桥耦合振动分析系统

首先以一座钢桁架连续梁桥为工程实例,建立尽可能考虑结构特点的初始有限元模型,并结合现场试验采集的静、动力实测数据,建立考虑变形、频率及振型等静、动力信息的多目标函数,通过有限元模型修正获得能够反映结构真实状态的基准有限元模型;其次介绍了梁格法桥梁车桥耦合振动分析模块以及静载试验整车加载模块编制思路,并嵌入自行研发的桥梁结构动力分析软件BDANS;最后将修正后的有限元模型输入至自行研发的梁格法车桥静动力分析模块,并将静动力荷载工况下的实测响应、BDANS计算值与通用软件ANSYS计算值三者进行了相互校核和对比。结果表明:BDANS静力分析模块的计算结果与ANSYS静力计算结果完全吻合,BDANS动力分析模块在不同行车工况下的动力计算响应趋势与实测响应趋势保持一致,从而验证了该分析模块的可靠性。     

柴油机油底壳振动与噪声辐射仿真分析与优化北大核心

对4缸柴油机油底壳的振动与噪声进行预测,并给出了多种结构优化方案进行降噪研究。在三维设计软件Creo中简化油底壳模型,导入有限元软件HyperMesh和AnsysWorkbench建立有限元模型,分析了油底壳在正常工作情况下的模态特性和瞬态响应特性。利用瞬态响应结果计算得到了油底壳声功率值。根据计算结果给出了3种不同的降噪方案,仿真结果表明3种优化方案均满足降噪的要求。     

夏利整车动态响应的计算机模拟计算

在白车身有限元模型的基础上，利用ＭＳＣ／ＮＡＳＴＲＡＮ建立了ＴＪ１７００整车动态响应有限元计算模型，以实际路面谱为输入计算出车身上点的响应谱，通过与试验结果对比，证明了所建立模型的正确性，所采用的方法可用于汽车响应评价。     

车辆荷载作用下连续梁桥动力响应仿真分析

为研究桥梁在移动车辆荷载作用下的动力特性和承载能力,以某连续梁桥为计算实例,采用大型通用有限元软件ANSYS建立了质量-弹簧的车辆模型和桥梁结构的有限元模型,用时程分析法分析了车辆荷载作用下连续梁桥的动力响应特征,着重探讨了车辆刚度、车辆质量、行车速度等车辆荷载因素对连续梁桥动力响应的影响规律,并提出相应结论.     

曲线连续梁桥的地震响应分析

根据曲线梁桥常见的结构形式,基于ANSYS建立了四种不同的三维有限元计算模型,每种模型都对应曲率半径从100m到无穷大(直线)10种情况,计算研究了曲线梁桥的地震响应规律。分析了曲率半径的变化对曲线梁桥自振特性的影响,曲率及不同支座类型对曲线梁桥地震响应的变化关系,从中得出一些有价值的结论。     

基于均匀设计响应面法的桥梁地震易损性分析

针对桥梁地震易损性分析中计算量偏大的研究现状,首先,以一座多跨连续梁桥为研究对象,综合考虑材料、结构和地震动的不确定性,提出了一种基于均匀设计和响应面法的地震易损性分析方法。基于Open Sees建立了算例桥梁非线性有限元模型。然后,考虑桥墩和支座等桥梁构件的损伤,定义桥墩和支座在不同损伤状态下的损伤指标,建立了桥梁构件和桥梁系统地震易损性曲线。最后,为验证本研究方法在桥梁地震易损性分析中的适用性和有效性,分别通过本研究方法、蒙特卡罗、正交设计和中心复合设计的响应面法对算例桥梁进行地震易损性分析,分别从抽样次数、计算耗时、响应面模型精度和易损性曲线等方面,对4种方法进行了比较。研究结果表明:在易损性曲线方面,本研究方法与基于蒙特卡罗的响应面法的偏差约为3%;在抽样次数、有限元计算耗时方面,本研究方法分别比基于蒙特卡罗、中心复合设计和正交设计的响应面法减少了99.70%,58.49%,8.70%;本研究方法建立的结构响应面模型与基于中心复合设计和正交设计的响应面法相比,其精度分别提高了12%和5%。     

高墩连续桥有限元模型更新技术研究

以湖南邵怀(邵阳—怀化)高速公路炉坪高墩大桥为例,引入响应面法,以桥梁振动频率和静力变形为目标更新桥梁有限元模型,并和基于灵敏度的方法进行对比,验证了响应面法有限元模型的计算效率。修正结果表明,响应面法有限元模型以可靠的结构静力响应为目标,将响应面法更新有限元模型发展到结构静力修正有限元模型方面,不仅提高了更新有限元模型结果的计算精度,而且计算工作量较小,其修正过程不完全依赖有限元软件,可提高修正效率。     

车辆荷载下地基数值模型的边界影响分析

针对有限单元法模拟实际为半无限土体时有限边界分析模型会引起较大误差的缺点,引入黏弹性人工边界结合有限元数值模型以便准确地描述循环动荷载作用下地基的响应问题。分别采用固定边界、黏性边界及黏弹性边界有限元3种方法计算了交通荷载作用下的地基响应。通过与Lamb问题解析解对比分析表明,黏弹性边界有限元数值模型的计算结果与解析解非常吻合,而固定边界、黏性边界数值模型的计算结果存在不合理现象。算例表明研究交通荷载作用下地基响应时,尤其是分析重复交通荷载作用下的残余变形,宜采用黏弹性边界有限元模型。     

重型卡车保险杠拓扑优化设计

分析了运用现有有限元软件进行耐撞击结构拓扑优化设计的基本方法和所涉及的关键问题,对某重型卡车保险杠结构进行了拓扑优化分析与研究,结果表明动态撞击结构拓扑优化设计方法是有效可行的。     

新型中承式钢桁架自锚悬索桥动力特性分析

该文通过Ansys有限元分析软件进行中承式钢桁架自锚悬索桥动力特性分析,提出较为准确的建模方法,使计算结果能满足工程分析精度要求。文章列出这种新桥型有代表性的振型并作分析,为工程实践提供实用的动力性能方面的依据。     

中承式钢筋混凝土拱桥自振特性分析与动力荷载试验

桥梁结构的自振特性是结构动力分析和抗震分析的重要参数。该文通过建立有限元模型进行模态分析和动荷载试验分析来获得中承式钢筋混凝土拱桥的计算和实测自振特性,并测得了桥梁的自振频率、振型和阻尼比,并对实桥测试结果和计算结果进行分析、比较,得到该桥在动力荷载下的实际工作状态,以此判断该桥整体结构的安全承载能力和使用条件。     

公路桥梁高墩施工阶段动力特性分析

以国道209线和林格尔至清水河一级公路贾家湾大桥单支空心薄壁高墩施工为背景,通过变分原理推导了结构动力学方程和以有限元为基础的有限自由度的运动微分方程组.借助大型有限元软件MIDAS,并根据单支空心薄壁墩施工过程,建立了空心薄壁墩施工阶段的动力特性有限元计算模型,通过13个模型的计算,分别得到了每一个模型的前5阶固有频率和振型.通过分析各模型的动力参数,找到了一些对单支空心薄壁墩施工的影响因素.     

波纹钢腹板混凝土箱梁的扭转振动分析

在分析箱梁扭转振动的基础上,根据波纹钢腹板混凝土箱梁的特点,推导了波纹钢腹板混凝土箱梁扭转振动的理论计算方法,并考虑了横隔板对扭转振动的影响。制作了波纹钢腹板混凝土箱梁模型,对其进行了动力试验和详细的空间有限元分析,并采用所推导的理论计算方法进行了计算。对理论分析结果、有限元数值计算结果以及动力试验结果的对比表明:推导的理论计算方法具有较高的精度;在波纹钢腹板混凝土箱梁跨内合理设置横隔板能够有效提高箱梁的抗扭刚度,改善其动力性能。     

群桩-土-承台结构共同作用的数值计算研究

群桩承载性状的数值计算,是在模型试验的基础上,为研究桩-土相互作用,采用一种既简单又符合土体成层、非均质实际情况的有限层计算模型。该文论述的计算模型不仅能满足工程实际的弹性计算要求,还研究了桩周土体的非线性特性。同时,还综合应用弹性理论法和荷载传递法的优点模拟桩的承载性状,利用有限元分析软件ANSYS建立其力学模型进行计算。数值计算结果与实测结果吻合良好,表明有限层方法计算超长群桩基础是可行的。     

大跨径斜拉桥动力分析基准有限元模型研究

针对大跨径斜拉桥的动力分析特点,研究了基准有限元模型的建立过程和修正策略。通过讨论了恒载初应力效应和几何非线性对大跨斜拉桥动力特性的影响,提出了基于敏感性分析和优化设计原理的有限元模型参数修正方法。并结合工程脉动试验对模型进行修正,结果证明,该方法具有很好的有效性和实用性。     

GFRP加固钢筋混凝土梁的非线性有限元分析

该文运用ANSYS有限元软件,建立三种结构模型,将I型GFRP加固梁和U型GFRP加固梁与同等配筋的普通混凝土梁进行非线性有限元对比分析,从整理的有限元计算结果中讨论了玻璃纤维布对钢筋混凝土梁受力状态的贡献。     

某缸盖结构有限元模型的动力修改

简要介绍了用模态分析结果修改结构有限元模型的“设计参数修改法” ,以某大功率柴油机的缸盖为例进行了验证。计算和分析结果表明 ,利用设计参数修改法修改后的有限元模型能够比较准确地反映结构的动态特性。     

桁架双导梁架桥机承载力荷载试验

基于工程实例,对桁架双导梁架桥机建立了空间有限元计算模型,采用国际先进的桥梁专用有限元程序———MIDAS,对导梁进行静力计算和分析,分别计算了各种试验工况中结构的应力和位移,并和实测结果进行分析对比,据此对架桥机的承载能力和整体工作性能进行鉴定和评估,其方法可供同类项目参考。