摘要：为探究温度变化对温室大棚骨架结构安全性的影响,建立考虑机械载荷和热载荷的大棚骨架热弹性结构优化设计模型。以机械载荷和热载荷下结构的最大应力值最小化为目标,以结构的总材料用量为约束,考虑机械载荷与热载荷联合作用下的应力分布,实现对大棚骨架的连续体结构优化设计,使结构在满足支撑刚度的前提下最大程度缓和结构的应力集中问题。考虑到热应力优化问题中的设计依赖性和中间变量问题,采用密度过滤函数获得清晰的最优拓扑构型。通过两种典型温室大棚骨架优化算例,对比不同温度变化幅度和不同材料用量下优化结构的最大等效应力,结果表明:该模型在相同体积比下结构最大等效应力优化效率最高可达到约15%,同种载荷条件下体积比增加0.1可实现结构最大等效应力优化效果提高近1%。该研究为考虑机械载荷和热载荷的大棚骨架热弹性结构优化设计提供有效的设计方法,对工程应用中的温室大棚骨架结构设计具有指导意义。

摘要：集约型畜禽舍末端废气净化广泛采用酸洗喷淋的化学方法去除氨气和固体颗粒物。填料作为酸洗液与废气的反应场所,是影响废气净化效果的关键因素。针对畜禽养殖舍通风管理对废气净化系统净化效率及其产生的压降需求差异,该研究基于点阵结构优化方法,通过优化单胞构型研制了孔隙率可调的填料结构,并结合数值仿真和试验,分析了填料结构的孔隙率、压降和比表面积的变化规律及其对氨气和固体颗粒物(PM_(2.5)和PM_(10))净化效果的影响。研究结果表明:当填料结构孔隙率从98.7%降低至91.1%时,压降从2.7 Pa增至35.2 Pa,氨气净化效率从77.4%升高至92.6%,PM_(2.5)和PM_(10)的净化效率分别从69.2%和87.2%升高至90.1%和97.7%。相较于现有净化系统广泛应用的填料(孔隙率90%,压降30 Pa,氨气净化效率85%,悬浮颗粒物净化效率40%~45%),该研究设计的填料结构孔隙率可根据养殖舍通风系统的压降负荷要求在91.1%~98.7%区间内进行调节,且能够满足除氨效率83%~90%、颗粒物净化效率不低于50%的畜禽舍废气净化效率需求,为实现填料孔隙率自动调控提供了理论基础和设计参考。