摘要：基于非线性屈曲有限元模型,该文结合正交试验和多因素方差分析方法研究了大型有面外支撑杆X撑结构的稳定性,并采用非线性曲面回归和BP神经网络机器学习对结构进行了优化设计,获得了临界屈曲系数预测模型,为复杂的高度非线性问题提供了一种解决思路。具体而言,搭建了支持表格形式自动化模拟的ANSYS和SOLIDWORKS联合仿真有限元模型,在充分考虑几何设计参数和边界条件的基础上进行了显著性正交试验和多因素方差分析,从中筛选出了主要影响因素并确定了优化设计自变量。然后,以显著性分析为指导进行了优化设计正交试验,利用非线性曲面回归方法和BP神经网络机器学习方法完成了结构优化设计。研究发现:面内支撑几何参数对结构稳定性的影响更为显著,其中临界屈曲载荷对面内支撑管径的变化最为敏感;另外,面外支撑会增加面内支撑的刚度,且节点位置会显著影响整体结构的稳定性;同时,载荷比的影响也很大,拉力会改善结构稳定性。针对新型复杂结构和初期优化设计,该文提供了一种基于数据驱动的高效优化设计方法。

摘要：X型支撑结构已广泛应用于大型海洋工程主要支撑结构设计中,如设计使用不当,将有可能发生由支撑杆的屈曲失稳而引发的结构坍塌变形。在极限荷载下,X撑杆的屈曲失稳本质上属于典型的多跨压杆稳定问题,其极限承载力与撑杆的结构组成、几何参数以及端部约束密切相关。该文主要研究有(无)面外支撑的非对称交叉支撑体系在任意弹性支撑下X撑结构屈曲特性,侧重于考察端部约束、受力形式、面外支撑刚度等因素的影响。首先基于线弹性理论框架,建立了双跨受压杆件平衡方程,利用牛顿迭代算法进行屈曲载荷计算,从而得到跨中连续的非对称交叉支撑杆的有效长度因子数值解,并对端点支撑刚度和跨中支撑刚度进行了敏感性分析。结合工程实践,给出了杆件屈曲长度系数和刚度约束条件关键设计参数。

摘要：该文从理论分析和数值计算的角度研究了一种有面外支撑的X支撑系统的稳定性问题,提出了一种简单高效的计算方法,这种X支撑的两条支撑对角线的交点处连接了一个面外撑杆。考虑有面外撑杆的非对称交叉支撑体系在一般情况下的弹性屈曲,即不同长度、截面和载荷的连续对角,面外撑杆与X支撑平面可以有不同角度,并且X支撑的交叉点不固定在跨中。建立了两端固接的双跨受压杆件跨中任意线弹性的特征值矩阵,利用迭代算法进行屈曲载荷计算,详述了新型X支撑系统的屈曲荷载理论计算方法。推导了两端固接的双跨受拉(压)杆件跨中任意位置处的转动刚度计算公式,并通过数值计算讨论了不同受力形式转动刚度对X支撑的屈曲长度系数的影响,阐释了在实际结构中转动刚度对屈曲载荷的影响可忽略。进行比例加载屈曲分析,分析的目的是建立受压杆件的有效长度因子与压缩杆件和拉伸杆件的力比之间的关系。得到了任意位置处的非对称交叉支撑系统有效长度因子的数值解,并通过已有文献的退化结果验证了其有效性。结合工程实际,给出了屈曲长度系数的理论推荐值。