摘要：针对白鹤滩水电站巨型、大宽高比泄洪洞弧门结构,提出了国内首个横向三支臂潜孔弧门型式,采用考虑三支臂布置位置、主梁与支臂单位刚度比等关键设计参数的多因素分析,并结合多载荷工况下的有限元数值验证,确定了悬臂长度和单位刚度比,进而优化了横向三支臂弧门的受力分布,有力保障了巨型泄量下土建结构的承载安全。结果表明:基于多因素参数敏感性分析的横向三支臂悬臂长度和单位刚度比确定准则,白鹤滩最优悬臂长度为2.5 m、最优单位刚度比为10.7。且优化后的弧门结构主要计算应力不超过145 MPa,最大计算合位移小于15 mm,均满足强度和刚度要求。研究建立的横向三支臂弧形闸门关键技术,能够为超宽高比孔口、超大泄量的泄洪洞安全运行提供技术保障。

摘要：为避免传统设计中惯性思维的影响,本研究以最大刚度为目标,使用变密度理论中的SIMP法,对三维轮胎模型进行拓扑优化,以牙齿、牙床结构为灵感,基于拓扑优化结构,获得了一种性能最佳的免充气轮胎。该免充气轮胎在静负荷接地工况下其支撑柱向轮胎外侧变形,这与充气轮胎的变形模式相似。将免充气轮胎与同尺寸11.00R20充气轮胎进行性能比对分析,结果表明,二者承载能力相同,行驶过程中的缓冲减震能力相似,且免充气轮胎的接地压力分布更加均匀,无应力集中现象。基于拓扑优化与仿生理念设计的免充气轮胎可满足同尺寸充气轮胎的性能要求。

摘要：基于ICM方法,建立了多种载荷工况下受位移约束极小化结构重量的拓扑优化近似显式模型,采用精确对偶映射下的序列二次规划算法进行求解,得到了结构的最优拓扑.数值算例表明:ICM方法也可以很好地应用于多工况下板壳结构拓扑优化设计,且收敛快,稳定性好;边界条件和位移约束值都会影响结构的最优拓扑;多工况最优传力路径不是各个单工况最优传力路径的简单叠加.

摘要：论文致力于平面正交各向异性弹性问题的规则化边界元法研究,提出了新的规则化边界元法的理论和方法.对问题的基本解的特性进行了研究,确立基本解的积分恒等式,提出一种基本解的分解技术,在此基础上,结合转化域积分方程为边界积分方程的极限定理,建立了新颖的规则化边界积分方程.和现有方法比,论文不必将问题变换为各向同性的去处理,从而不含反演运算,也有别于Galerkin方法,无需计算重积分,因此所提方法不仅效率高,而且程序设计简单.特别是,所建方程可计算任何边界位移梯度,进而可计算任意边界应力,而不仅限于面力.数值实施时,采用二次单元和椭圆弧精确单元来描述边界几何,使用不连续插值逼近边界函数.数值算例表明,论文算法稳定、效率高,所取得的边界量数值结果与精确解相当接近.

摘要：论文利用ICM(独立、连续、映射)方法建立了频率约束下平板结构重量最轻的拓扑优化模型.采用指数函数作为单元重量、单元质量阵及单元刚度阵的过滤函数.通过瑞利商对刚度过滤函数倒变量的泰勒一阶展式,将频率约束近似显式化.利用对偶理论将含有大量设计变量的约束优化模型转化为易于求解的少设计变量拟无约束优化模型,通过序列二次规划将转化模型进行求解,提高了求解的效率.论文选择***&Nastran软件及PCL二次开发语言构架了平板结构频率约束拓扑优化问题的软件.数值算例表明:论文的方法具有迭代稳定性和收敛高效性.

摘要：在连续体结构拓扑优化中,由于载荷通常非常复杂,存在一种类似于结构分析中"总刚病态"的"载荷病态"现象。引起载荷病态的原因是由于大多数拓扑优化算法没有考虑大载荷、小载荷间的不同影响,使得小载荷的传力路径在优化过程中消失。该文对载荷病态问题进行了剖析,并将其分为三种情况:1)多工况间有载荷病态,但工况内无载荷病态;2)仅在工况内有载荷病态;3)多工况间有载荷病态,同时某工况内也有载荷病态。为解决载荷病态问题,该文提出了应变能策略,利用应力全局化的ICM方法,逐一采用不同的补充方法解决了上述三种载荷病态问题。对多工况下应力约束的连续体结构拓扑优化问题,应力全局化意指基于第四强度理论将局部性应力约束转化为全局性的应变能约束。数值算例表明:全局性的应变能约束代替局部性应力约束可以更好地得到传力路径,并能更方便地处理各种复杂载荷病态问题。

摘要：为探究半潜式平台在波浪作用下的载荷敏感特性,根据频域计算得到的水动力衍射/辐射结果,将动水压力作为输入项,利用ANSYS软件进行两型半潜式平台对波浪载荷的敏感性分析。以此对比两型平台响应特性,确定危险工况,并为平台整体结构设计提供参考。其中A型平台为柱稳式半潜平台,B型平台以A型平台为母型进行了水动力性能优化,以适用于北海海域作业环境。研究发现:两型平台的应变均在弹性形变范围内;两型平台会在相似位置处出现较大的等效弹性应力和应变分布,但相比于母型平台A,B型平台在立柱与浮体连接处也存在明显的高应力区;各波浪入射角度下,两型平台的入射波浪最危险周期不同,且存在B型平台响应大于A型平台响应的工况,因此基于水动力性能改进的B型平台,结构上可能存在不足。

摘要：钻杆断口几何形状是反映剪切过程与剪切效果的重要因素,严重影响着闸板防喷器的作业效率与循环利用。为得到符合实际的钻杆断口几何形状模型,本文以塑性变形理论为基础,结合钻杆在剪切闸板剪切过程中的变形情况,假定钻杆在剪切时的变形过程为八塑性铰结构,继而得到整个断口几何形状的模态解,同时使用ABAQUS有限元软件模拟钻杆剪切过程,并针对4FZ剪切闸板设计剪切实验。结果表明,断口形状均近似为菱边带有小幅凹陷的菱形,与模态解所求一致。经过对模态解的分析,在保证剪切闸板基本剪切结构不变,钻杆受力情况不变的条件下,当剪切闸板V型角取85.24°,闸板倒角取13.83°时,钻杆断口变形量最小。

摘要：为探究隧道管片在地层作用下承受的内力,分别采用解析法和有限元方法对盾构隧道管片的内力分布特性进行了模拟分析,并且对两种计算方法得到的混凝土管片内力分布特性进行了比较分析.计算结果表明:有限元方法得到的管片内力分布与解析方法得到的结果相同,但在最危险的位置有限元法得出的结果偏大30%.根据有限元模拟分析得到的最大弯矩和最大轴力以及混凝土结构设计规范,完成了盾构隧道管片配筋设计.

摘要：从抗撞性角度观察车辆设计,薄壁构件具有良好的吸能性能,为了深入探讨车辆吸能元件抗撞的性能,应用LS-DYNA对不同正多边形截面薄壁管进行计算机数值模拟,旨在获得工程抗撞设计中对某些抗撞部位具有借鉴性的吸能元件。采用斐波那契(Fibonacci)搜索对正多边形截面薄壁管吸能最大对应的最佳边数的搜索求解,得在正多边形截面薄壁管冲击压缩相同长度时,正十一边形截面薄壁管的吸能最大。