基于拓扑优化技术的肋片传热优化设计

以删除温度梯度低的单元为优化准则,建立了肋片传热优化数学模型.采用基于选择逻辑的方法,利用Ansys中的APDL命令开发了数值求解程序.数值算例分析表明:基于温度梯度准则的ESO方法有很好的可行性和通用性.     

基于修正巴兰金理论的结构拓扑优化方法

为了探索具有工程实用性的结构优化新方法,应用渐进结构优化方法(ESO)对结构进行基于应力的拓扑优化.通过对巴兰金强度理论的修正,用单轴拉压极限应力比和单元主应力衡量单元应力水平,建立了一种基于修正巴兰金理论的渐进结构优化方法.算例表明,该方法可用于二维和三维结构的拓扑优化.     

荷载模糊模式识别中的应变传感器优化布置

根据遗传算法的多目标优化方法和结构荷载模糊模式识别的原理,提出了一种应变传感器测点的优化方法.根据各点应变的变异系数和线性相关性,确定了测点的候选集;采用混合遗传算法,对测点的选择进一步优化;以钢牛腿结构为例,进行了模型数值仿真分析.结果表明,采用优化后的测点,钢牛腿结构荷载的大小和作用位置的识别精度得到了很大的提高.     

基于线性数值模拟及Neuber理论 修正的弹塑性结构强度分析

以某城际车转向架构架为例,介绍了基于线性数值模拟及Neuber理论修正的弹塑性结构强度评估过程.为了验证上述修正方法的可靠性和精度,进行了基于Neuber理论及线性理论两种修正方法评估构架强度,同时计算了构架的弹塑性分析,结果验证了对于结构的缺口局部区域超出屈服的情况,基于线性数值模拟及Neuber理论修正的弹塑性结构强度分析具有较高的精度,该方法可以应用到实际的工程结构强度评估中.     

考虑二阶效应的空间刚架结构布局优化

针对三维空间刚架布局优化问题,以七自由度节点梁柱单元二阶弹性理论推导考虑构件几何非线性和截面翘曲变形的非线性刚度矩阵,通过整合梁柱单元非线性刚度矩阵对刚架结构进行整体的二阶弹性分析,建立满足刚架结构强度、刚度和稳定性要求的布局优化数值模型;并针对复杂刚架结构布局优化数值求解问题,改进遗传搜索算法（GA）,提出可靠拓扑和引导型遗传算法双向控制方法（KLGA）. 该方法一方面将拓扑变量从布局设计变量中分离,以构件重要度评定结构可靠拓扑变量组合,再与设计变量整合;另一方面将结构特有的引导信息加入算法中,为GA提供全局最优解的指引路径. 通过两种典型的刚架算例表明二阶效应模型和KLGA算法的可行性和有效性,例如算例2中基于二阶效应模型的KLGA得到的最优结构质量比GA减轻了24.5%,波动幅度从9.61%提升到1.39%,算法更加稳定.      

基于粒子群优化算法的二阶系统解耦

从数值计算的角度出发研究了二阶系统的解耦问题,通过保持Lancaster结构将二阶系统的解耦问题转化为非线性约束的最优化求解问题.并利用粒子群优化算法求解此约束优化问题,直接给出非奇异的保结构解耦变换.利用Matlab编写程序实现此算法,数值实验结果表明在设定的迭代次数和精度内,此方法确实能实现原始系统的近似解耦.     

三维结构多频拓扑优化设计研究

基于ESO方法并结合工程实际的需要,对三维结构的多频率优化进行了研究.建立了多频优化模型,导出了结构多频率优化灵敏度公式, 给出了优化迭代步骤和衡量优化效率的性能指标,并采用灵敏度重分析技术减少了计算工作量.给出的算例显示了本研究方法的正确性和有效性.     

渐进结构优化设计的现状与进展

渐进结构拓扑优化（ESO）是近年来兴起的一种解决各类结构优化问题的数值方法。它是基于这样一个简单概念：通过将结构中无效或低效的材料一步步去掉,剩下的结构将逐渐趋于优化。其特点在于简单,通用,优化的结构可为桁架、刚架、板壳或三维连续体。优化的约束条件包括应力、刚度、位移、频率、临界压力及动响应。阐述了渐进结构优化法的基本原理和具体步骤,并以一系列算例演示该法计算机实施过程,最后介绍了ESO的最新进展。     

复杂断面地铁隧道开挖优化及对建筑物的影响

基于FLAC3D,建立了复杂断面隧道和建筑物的三维数值模型,以沉降量和结构应力最小为优化目标, 对5种工法方案进行了优化,以确定最优工法.用最优工法开挖隧道,预测开挖引起的塑性破坏区,并提出有针 对性的预加固措施.在对塑性破坏区进行预加固的条件下,预测各开挖段地表和建筑物基础的沉降特征及最大 沉降量,对比分析地表沉降曲面与建筑物基础沉降曲面的差异,评价整个开挖过程中建筑物和隧道关键结构的 安全性.数值模拟结果与实测数据规律一致,为复杂断面地铁隧道开挖的环境控制提供了重要的技术支持.      

粒子群算法在结构非概率可靠性优化中的应用

为了解决实际工程中不确定性结构的可靠性优化问题,建立了以结构非概率可靠性指标和横截面积为约束条件、最小化结构质量为目标的优化模型.利用非概率集合理论中的凸模型方法,求出可靠性指标,提出了基于粒子群算法的结构非概率可靠性优化方法.算例分析结果表明:与参数取平均值时的结构确定性优化方法相比,容许非概率可靠性指标为零时的结构非确定性优化方法得到的结构质量误差仅为0.009%.随着容许非概率可靠性指标的增大,桁架结构横截面积及质量也相应增大;当容许非概率可靠性指标为1.5时,与梯度投影法优化结果相比,利用该方法优化后的结构质量减少了0.323%.     

结构-声辐射功率灵敏性分析与应用研究

分析了外载荷下的连续结构体的声辐射功率灵敏度和声辐射优化问题．结构的频率响应采用有限元法处理,声辐射问题用边界元法来分析．结合泰勒展开式,将结构-声辐射功率灵敏度信息应用于结构-声辐射优化分析中．在数值计算中,以水中双层加肋圆柱壳结构的声辐射优化问题为例进行数值分析,验证方法的可行性和有效性．     

动车组车体快速设计系统研究与优化

对动车组车体快速设计系统的模型参数化、程序设计及实现进行研究.采用基于骨架自顶向下、模块化、参数化及Pro/Program的设计方法创建车体参数化模型,借助Pro/Toolkit二次开发工具及Visual Studio开发环境,完成车体快速设计系统的开发和系统优化.指出系统程序优化的重点主要在于车窗车门部分快速设计的程序实现,并提出基于代码调整和算法结构两个层级的优化策略,代码调整方法通过调用自定义函数的方法来优化车窗车门程序,算法结构方法从程序逻辑结构的角度对车门程序进行了优化.最后对比分析了两种方法的优缺点,确定在动车组车体快速设计系统程序设计过程中采用函数调用的方法更加合适.     

往复荷载下预制预应力混凝土梁柱接合部受力性能数值模拟

预制预应力混凝土梁柱接合部（PPC-BCC）作为结构构件间柔性连接的主要形式,在建筑、桥梁等结构中具有广阔的应用前景.文中探讨了基于三维杆系结构纤维模型程序实现复杂受力状态下PPC-BCC数值模拟的方法和途径,建立了符合PPC-BCC主要结构特性和受力特点的有限元建模方式.计算结果与试验结果对比表明：由于采用了完善的材料滞回模型和合理的有限元建模方式,本文方法及程序可以较准确用于复杂受力状态下PPC-BCC受力性能的数值模拟.     

基于区间摄动理论的隧道结构响应分析

基于区间摄动理论,针对隧道结构不确定量,结合基于单元的有限元方法,建立了隧道结构区间求解模型.该模型采用8节点等参元进行离散,同时考虑物理参数不确定性、材料非均质不确定性和荷载不确定性,利用区间有限元方法,对模型进行了不确定性分析,得到了隧道结构静力响应的区间范围,并将结果与ANSYS软件分析结果相对比.数值结果表明该模型在求解隧道结构不确定性问题是有效的、可行的.     

复材隧道逃生管道结构设计与冲击试验研究

提出了一种内、外层为玻璃钢、芯层为树脂陶粒混凝土的新型逃生管道结构,基于环刚度准则对逃生管道进行结构优化设计.首先将ABAQUS有限元软件数值模拟结果和环刚度试验数据进行了对比,验证了数值模拟的准确性.然后以减重为目标,以环刚度S≥50 k N/m2为约束,优化逃生内蒙皮、外蒙皮和芯层的厚度.最后进行了新型逃生管道的现场冲击试验.研究表明,基于环刚度准则的隧道逃生管道设计不仅能显著地降低结构重量,而且经300 kg落锤7 m高度下落冲击试验后,管道内部最小净空高度大于550 mm,可以满足施工人员低姿匍匐逃生的安全空间要求.     

数据驱动的公交网络动态优化调整方法

为了更好地满足不断变化的公交出行需求和提高公交运营效率,本文提出一种数据驱动的公交网络动态优化调整方法——滚动决策,频率为先,增删迭代.该方法由两部分组成:第1部分是数据驱动的公交网络优化调整时机决策;第2部分是公交网络优化调整措施决策,包括发车频率优化和线网结构优化.该方法的具体思路为:对于给定的现状公交网络,通过数据建模分析,动态判断公交网络优化调整的触发时机,若触发优化,则优先进行发车频率优化调整,如果发车频率优化调整不能满足预期系统目标,则进行线网结构优化调整,线网结构优化调整策略简化为新增线路和删除线路的迭代.数值实验表明,该方法能比较充分利用智能公交系统采集的数据,可操作性强,可为公交网络动态优化提供决策参考.     

基于MATLAB的城轨车站分布优化方法编程实现

旨在提出一套科学性、操作性、实用性强的城市轨道交通车站分布优化方法.基于一个模拟实际情况的案例,利用计算机编程和数值计算平台MATLAB,编写实现获取城轨车站分布最优方案的程序,验证基于遗传算法的城轨车站分布优化方法的可行性;分析在实际操作中较不合理的评价指标取值,并进行改进.在实际应用中,这套程序可适用于各种给定备选...     

基于应变能的结构拓扑优化设计

基于在优化结构边界和孔洞周围附加人工材料的思路, 结合传统渐进结构优化法和单元应变能分析, 研究了基于应变能的结构拓扑优化方法, 给出了结构拓扑优化的基本原理, 导出了具有单元增、删功能的渐进结构优化基本公式。对具有各向同性的均质材料的桥墩和桥梁结构进行了仿真设计, 结果显示结构的最大与最小应变能的差距显著减小, 其拓扑解类似于工程中出现的结构, 表明该方法的基本原理可行、有效。     

基于Toffoli门的可逆数值比较器的设计与优化

作为众多复杂量子电路的重要组成部件之一的可逆数值比较器还鲜有研究.首先基于Pauli-X门、CNOT门和Toffoli门设计了1位可逆数值比较器和级联模块.多位数值比较器可在1位比较电路的基础上添加级联模块扩展得到.尔后对4位可逆数值比较器进行了优化设计以便作为更多位数值比较电路的基本模块.优化的电路垃圾输出减少36％...     

一种基于Ishai应力准则的双方向结构拓扑优化方法

在传统的ESO方法基础上,考虑到Ishai应力准则对工程结构材料有广泛的适用性,研究了基于Ishai应力准则的双方向渐进拓扑优化方法.该方法是对传统方法和目前的双方向法的改进.算例表明,该方法对桥梁等混凝土结构有广泛的工程应用价值.