Parallel Distributed Implementation of Truss Optimization on a Local Area Network

A two-level optimization method for the design of complex truss and parallel distributed implementation on a LAN is presented using parallel virtual machine (PVM) for Win 32 as message passing between PCs. The volumes of truss are minimized by decomposing the original optimization problem into a number of bar optimization problems executed concurrently and a coordinate optimization problem, subject to constraints on nodal displacements, and stresses, buckling and crippling of bars, etc. The system sensitivity analysis that derives the partial derivatives of displacements and stresses with respect to areas are also performed in parallel so as to shorten the analysis time. The convergence and the speedup performances as well as parallel computing efficiency of the method are investigated by the optimization examples of a 52-bar planar truss and a 3 126-bar three-diraensional truss. The results show that the ideal speedup is obtained in the cases of 2 PCs for the 3 126-bar space truss optimization, while no speedup is observed for the 52-bar truss. It is concluded that (1) the parallel distributed algorithm proposed is efficient on the PC-based LAN for the coarsegrained large optimization problem; (2) to get a high speedup, the problem granularity should match with the network granularity;and (3) the larger the problem size is, the higher the parallel efficiency is.     

长春市长新桥设计与施工

通过长春市长新桥的工程实例,介绍了桁架式钢筋混凝土拱桥的总体设计、结构计算以及施工方案,并对设计和施工中的重点技术问题提出解决措施。     

多学科设计优化在桁架式Spar平台概念设计中的应用(英文)

在传统的桁架式Spar设计过程中,设计人员通常只选择一个或两个学科作为某个阶段的设计目标,而没有把设计过程作为一个整体进行研究.同时,传统的设计方法没有充分考虑决定Spar性能的多个学科之间的相互影响和耦合作用.因而,传统的设计方法很难获得最优的设计方案.为解决这一问题,该文将多学科设计优化方法引入桁架式Spar的概念设计,以实现真正的设计优化.文中首先介绍了桁架式Spar的传统设计方法以及多学科设计优化的基本理论,讨论了如何将多学科优化技术应用于Spar平台的概念设计.进而提出了一种适用于Spar设计的多学科设计优化方法-基于响应面的协同优化方法,并基于该方法,建立了桁架式Spar的设计优化框架.最后,对今后的研究方向提出了几点建议.     

桁式石拱桥病害分析及其加固改造

钢筋砼及预应力砼桁式拱桥在国内建造较多,而桁式石拱桥很少见.文中分析桁式石拱桥-天池大桥振感明显的内在原因,根据拱桥一阶自振频率近似计算公式,采取加设三条钢筋砼拱肋加固改造方案,通过调整桥面系加载顺序确保新旧拱圈之间有良好结合,并将原设计标准由汽-10提高到汽-20,应用Nastran程序对加固前后进行静、动力分析.结果表明,加固后该桥的自振频率显著提高,满足承载力要求,达到了加固改造的目的,文中最后给出了施工要点.     

天兴洲公铁两用长江大桥气动参数风洞试验

采用几何缩尺比为1∶40的节段模型,进行天兴州公铁两用大桥气动参数的风洞试验,测量其主桁梁和列车的静力三分力系数、桁梁的气动导数。分析上、下游不同方向来流,桥上有无列车,列车不同位置和不同队列数等对桁梁和列车三分力系数的影响。在均匀流条件下,用自由振动法测量气动导数,采用加权整体最小二乘法对桁梁气动导数进行识别。分析表明:天兴州公铁两用大桥主梁断面具备气动稳定的必要条件;上游来流和下游来流的三分力系数差别不大,小攻角时差别更小;列车在下风侧时的桁梁三分力系数较列车在上风侧时大;列车在桥上运行时,会增大桁梁的升力系数和力矩系数,降低桁梁的阻力系数。     

基于细长体公式的Truss SPAR在波流中的运动响应预报方法

利用细长体公式和刚体非线性运动方程建立Truss SPAR在波浪与流中运动响应预报方法。通过波浪自由表面和SPAR中心线方程构造辅助函数,迭代计算Truss SPAR瞬时湿长度。根据SPAR主体形状特点和流场中水质点运动规律,分段高效积分Truss SPAR上的水动力载荷。通过Runge-Kutta-Fehlberg方法求解运动方程,得Truss SPAR在波浪与流中的运动响应。对一座Truss SPAR在不同波流工况中的运动响应进行了预报,结果显示波浪和流使Truss SPAR产生了明显漂移运动和振荡运动,漂移运动的大小与流的方向有关,而振荡运动的幅值与波浪的方向有关。     

基于响应面的可变复杂度方法在桁架式Spar平台方案设计中的应用

多学科设计优化在实际应用中,几乎都采用了可变复杂度方法(variable-complexity method,VCM)来平衡计算成本和计算精度.然而,VCM通常需要计算大量的初始样本点以保证精度.为降低VCM对初始样本点的依赖,文中提出了一种基于响应面更新的可变复杂度方法.以桁架式Spar平台的多学科设计优化为例,首先根据试验设计选取样本点,采用数值方法计算平台的各项性能,建立了响应面模型;应用协同优化算法求解,并通过响应面的不断更新提高精度,在此基础上应用可变复杂度方法校正响应面分析结果.计算结果表明:基于响应面更新的可变复杂度方法可在较少初始样本点情况下,获得较高精度的计算结果.     

Response analysis of a truss spar in the frequency domain

The nonzero added-mass coefficients of a platform are found by using the transformation law for a second-order tensor, and the repeated application of the parallel-axes theorem. The excitation forces acting on the truss section of the platform are derived by an approach that differs from the conventional one commonly seen in the literature. The force decomposition of the Morison equation is used to add viscous effects to linear equations of motion. The nonlinear equation of motion for the heave of the truss spar is solved without any iteration in the frequency domain. The results obtained from this analysis are compared with results obtained from the conventional numerical approach and with experimental data.     

30米T梁吊装施工方案

对安迪尔大桥施工的准备工作以及主要设备进行了介绍,同时给出了吊装方案以及注意事项;最后,对贝雷桁架组合式梁架桥机的有关部位承力进行了机体计算。实践证明,采取的施工方案是合理的,施工措施有效地保证了施工安全和工期,顺利地完成了施工任务,在以后的施工中可以借鉴。     

桁架式Spar平台与系泊/立管系统的全时域非线性耦合动态分析

开发了对浮式平台系统进行耦合动态分析的全时域程序。采用二阶时域方法计算水动力荷载,在此方法中,对物面边界条件和自由水面边界条件进行泰勒级数展开,利用Stokes摄动展开分别建立相应的一阶、二阶边值问题,而且此边值问题的计算域不随时间变化。采用高阶边界元方法计算每一时刻流场中的速度势,利用四阶预报校正法对二阶自由水面边界条件进行数值积分。在自由表面加入一个人工阻尼层来避免波浪的反射。对于系泊缆索/立管/张力腿的动力分析,在一个总体坐标系中对控制方程进行描述,采用基于细长杆理论的有限元方法进行求解。在耦合动态分析中,采用Newmark方法对平台和系泊缆索/立管/张力腿的运动方程同时进行求解。利用开发的耦合分析程序对一个桁架式Spar平台的运动响应进行了数值模拟,给出了平台的位移和系泊缆索/立管上端点的张力,并得到了一些重要结论。