摘要：研究几何和物理参数均为随机变量的平面连续体结构在结构总应变能约束下的拓扑优化设计问题.以结构总质量均值最小化为目标函数,以结构的形状拓扑信息为设计变量,以结构总应变能概率可靠性指标为约束条件,构建了随机结构的拓扑优化设计数学模型.利用代数综合法,导出了应变能响应的均值和均方差的计算表达式.采用双方向渐进结构优化的求解策略.通过两个算例验证了本模型及求解策略的合理性和有效性.

摘要：研究了预应力平面实体钢结构拓扑优化设计问题。建立了以索力值和结构拓扑为设计变量,以结构储存应变能为约束条件,以结构重量最小为目标函数的数学优化模型。在求解方法上,首先以结构储存应变能最小(刚度最大)确定施加在结构上的索力值,然后采用渐进结构优化法(ESO方法)删除低应变能的单元实现结构的拓扑优化并减轻结构重量。算例结果与相应体系受力性能的结论相吻合,表明本文所提出的优化方法是可行的。

摘要：考虑静力荷载作用下双曲拱坝的安全性,对最大主拉应力、拉应力区范围、整体安全度和抗屈折稳定等安全指标进行了综合分析。提出以坝体应变能指标作为拱坝体型优化的安全目标函数,建立拱坝体型优化设计模型并采用进化策略进行求解。以白鹤滩拱坝为例,优化体型与初始体型相比,体积方量减少1.58万m3,坝体应变能、最大主拉应力、最大主压应力以及位移等结构响应量都得到了降低,优化效果明显。

摘要：传统的构件重要性分类方法通常仅针对线弹性结构,不适用于非线性效应较强的网壳结构,同时其分类依据存在一定局限性。为解决上述问题,文中针对网壳结构提出了一种基于应变能的构件重要性分类方法。基于应变能理论,引入了临界点总应变能的概念;以临界点总应变能为评价指标分析局部构件损伤对结构整体承载性能的影响,由此确定构件的重要程度。将结构临界点总应变能折减系数作为构件重要性系数,参照现行规范的构件重要性划分原则,根据K-medoids分类方法提出了一种变界限的网壳结构构件重要性分类方法。对凯威特型球面网壳算例的分析结果表明,构件重要性分类界限不宜采用单一的固定值;不同损伤状况下,重要构件的数量及分布位置不同,应根据实际情况计算确定;文中方法相较于构件设计应力比方法能够提供更多信息,便于准确识别结构系统中的重要构件;基于拆除构件法的构件重要性判定方法不适用于常规的结构检测鉴定。

摘要：鉴于概念设计在车身设计中具有重要地位,提出了车身结构概念设计流程,构建了车身简化空间框架模型,采用半刚性梁和传递矩阵法建立车身刚度链模型。求解仅约束静动态性能的优化模型,分析优化后梁单元的应变能和应变能密度。为协调优化多工况下材料的利用和分配,引入变异系数作为约束指标。该设计方法,考虑了应变能因素的车身半刚性梁刚度链,以车身轻量化为目标,以弯扭刚度、固有频率和各工况应变能密度的均匀程度为约束条件,运用遗传算法,优化主断面参数。与标杆车仿真结果进行了对比。结果表明:应变能密度均匀化可以提高车身材料的效用,改善车身性能。因此,该设计方法具有可行性。

摘要：基于应变能的基本原理,建立框架码头三维有限元模型,计算结构在弹性工作状态下对应5种撞击力工况的应变能。结果表明:水平力沿码头横向的主要传力途径为直接受力构件→相邻横向构件→前排或后排桩基,沿码头纵向的主要传力途径为直接受力构件→离作用位置最近的纵向构件;撞击力作用在高水位时结构储存的应变能最大,因此建议在高水位工况下进行结构稳定性验算;码头结构外围的构件应变能较大,特别是前、后排桩基、靠江侧横向构件以及与后排桩基相连纵向构件,即力主要通过码头结构的外围构件进行传递,设计中应将上述构件作为控制构件进行设计。

摘要：提出一种基于应变能和拓扑描述数组的三维弹性体拓扑优化设计方法。该方法通过定义三维弹性体的拓扑描述数组实现了在拓扑优化设计的过程中单元网格的快速重新划分及结构拓扑信息的记录、设计域及非设计域的定义和单元的删除,将应变能低的单元定义为低效或无效的单元,在拓扑优化的过程逐步去除应变能低的单元获得结构的优化拓扑,该拓扑优化设计方法采用ANSYS软件的APDL语言实现。在程序设计中采用巧妙的增加应变能阈值的技术以避免设计灵敏度分析所带来巨大的计算工作量,从而提高了拓扑优化的效率,在整个拓扑优化设计过程中不需要人工控制的参数,程序通用性好。数值结果表明该方法高效简单,得到的最优拓扑符合工程结构的特点。

摘要：为了保证结构体系在发生初始损伤后仍能安全地工作,在结构的设计阶段常常需要对初始设计进行优化。本文对一个桁架桥梁进行建模分析,采用应变能指标计算桁架桥梁模型在工况荷载作用下定义初始损伤前后各构件的构件层面的冗余度以及构件在体系层面的冗余度。构件层面的冗余度反映了构件在工况荷载下自身的安全程度,构件在体系层面的冗余度反映了构件在体系中的重要程度。通过有限元软件分析桁架模型这两个冗余度指标。分析结果表明,在易发生初始损伤的构件中有相互对称的两个构件在定义初始损伤后结构体系将发生连续倒塌。根据冗余度分析结果增加失效路径上的构件截面面积来阻止桁架体系的连续倒塌破坏。对优化设计后的桁架再次进行冗余度分析,分析结果表明易发生初始损伤的构件定义初始损伤后结构体系不再发生连续倒塌。当结构体系中某些构件的初始损伤不可避免时,可以通过加强失效路径中的杆件来阻止结构体系的连续倒塌破坏,从而优化了结构的设计。

摘要：本文对线性塑性应变能缓冲器进行了理论和实验研究。实验证实:理论分析方法正确,缓冲器制动阻力稳定,不受外界条件影响,动态阻力与静态阻力相差甚小,可预先按静态阻力准确计算。本文结论可为新型缓冲器设计提供可靠依据。

摘要：利用轮胎综合试验机对径向刚度下子午线轮胎进行性能试验,采用正交试验法针对不同胎压、垂向载荷下轮胎的接地特性进行分析,结合仿真软件ABAQUS与试验进行对比。结果表明,橡胶材料Mooney–Rivli模型也具有一定的适用性,胎压增大时径向刚度发生线性变化,胎面印痕由椭圆形转变成近似矩形,印痕面积略微增大;随着胎压的不断增大,胎面印痕的面积显著减小,接触面的压力主要集中在胎肩,胎冠处也有所增加;胎压一定时,垂向载荷逐渐增大时,整个印痕面的应力呈对称分布,印痕面应力由内高外低逐渐向外高内低变化。建立数学模型与有限元软件同时对轮胎进行应变能分析,发现在低胎压150 kPa下受载荷时轮胎容易发生微小侧向位移同时发生变形,此时极易引起迟滞损失并造成应变能急剧增加。