摘要：为获得高承载效率的网格结构,利用有限元法对纤维缠绕复合材料圆柱网格结构的稳定性进行了分析。结合ANSYS的二次开发语言APDL编写了圆柱网格结构优化设计程序,并运用该优化设计程序研究了网格结构载荷质量比随缠绕角度、截面高宽比、环筋条数以及纵筋对数的变化规律。对于D=480mm,H=210mm,筋横截面积A=28mm2的复合材料网格结构;从理论上得出较优的设计参数:高宽比7:4,缠绕角度30度,环筋条数3条,纵筋对数51对。最后,参照优化设计结果制造了相应尺寸的网格结构并在INSTRON1346材料疲劳强度试验机上进行了轴压实验,实验结果表明:利用有限元方法可以有效预测复合材料网格结构极限轴压并进行优化设计。

摘要：针对以攀达穹顶为代表的"机构施工法",提出对网格结构进行划分以形成机构的几何学策略.以结构中所有杆件伸长量的平方和作为描述结构变形程度的指标,发现该指标可以表示为位移的二次型.考虑到划分后的机构应具备从设计构型到安装面(运动趋势)产生刚体位移的能力,尝试用该二次型矩阵的特征向量来近似构造该刚体位移.理论上发现,选择特征值较小且与运动趋势方向夹角较小的特征向量来构造位移,可以使结构在变形较小的情况下向安装面运动.将运动趋势方向作为初始向量,这些特征向量可以通过求解二次型矩阵逆的里兹向量获得.从设计构型开始,强迫网格结构按所构造的位移方向小幅度运动并逼近安装面,不仅可以控制结构的变形始终处于较低的水平,而且那些相对于设计构型变形较大的区域逐步凸显并成为可实施划分的区域.通过一个立体拱架和一个空间网格结构算例,说明了以上划分策略的有效性.

摘要：针对预应力空间网格结构设计变量的特点,提出了一种采用离散变量、基于遗传算法的优化设计方法.该方法将杆件截面和预应力置于同一水平变量空间,个体编码中同时体现两种变量的遗传基因,避免了割裂设计空间、分级优化而带来的误差影响.优化方法采取了适应度变换、最优保留及自适应遗传等改进措施,以改进标准遗传算法易于发生早熟现象、局部寻优能力差等缺点.

摘要：为进一步明确体内张拉成形空间网格结构受力性能,以垂跨比和矢跨比为外形设计参数,根据结构张拉成形后的矢跨比和垂跨比组合的不同,建立12个体内张拉成形空间网格结构计算模型;选用ANSYS有限元程序,通过理论分析详细的研究垂跨比和矢跨比对结构轴力、弯矩和应力的影响特点;设计制作了2个跨度为4.8m的体内张拉成形空间网格结构模型,进行张拉成形和静载试验,进一步研究其影响特点,对理论分析结果进行验证。结果表明:体内张拉成形空间网格结构的垂跨比及矢跨比是影响结构成形及受荷性能的重要参数,结构成形阶段以弯曲应变为主,受荷阶段以轴向压应变的增加为主,合理的矢跨比和垂跨比组合可以明显改善结构受力性能。

摘要：针对网格结构离散模型的特点,设计了一类适用于求解大规模二维网格结构数值计算的代数多重网格方法,详细描述了代数多重网格方法中粗化策略与插值算子的构造,并在此基础上得到了一类以该代数多重网格为预条件子的预处理方法。数值试验表明,本文建立的代数多重网格方法及相应的预处理方法是健壮的,具有较好的数值效率,非常适合于大规模网格结构材料的数值计算。近似连续模型的建立为代数多重网格方法的可靠性和计算的准确性提供了有效的理论基础。

摘要：纤维增强树脂复合材料网格结构具有高比刚度、高比强度、高损伤容限、可自动化成型等特点,在航空宇航结构中有着广阔的应用前景。纤维在网格结构交叉点处的堆积、架空、弯曲和裁剪严重影响了结构的最终性能。针对纤维增强树脂复合材料网格结构交叉点处的固有缺陷,总结了纤维缠绕、铺放、三维编织、互锁、真空辅助树脂传递模塑等工艺在纤维增强树脂复合材料网格结构成型时的优势和不足,同时,探讨了网格结构设计与成型工艺间的关系。分析了目前网格结构研究中的主要问题,并对未来的发展方向进行了展望。

摘要：在变电站接地网状态检测的工程实际中,在无接地网图纸的情况下,为了获知地下网格导体的位置以及网格结构,采用先通过上引导体线向接地网注入一定频率的正弦波电流,然后测量地表面磁感应强度的分布,依据分布特征和规律进行探测的方法。仿真计算表明方法可行,设计开发了变电站接地网导体及网格结构探测的特种异频电流源系统、移动式微弱磁感应强度测量系统和相应的软件系统。实验和应用证实了该方法的准确性和系统的可靠性,该系统可用于工程实际。

摘要：为获得高承载效率的带蒙皮纤维缠绕复合材料圆柱网格结构,利用有限元法对其轴压稳定性进行了分析。同时,结合ANSYS的二次开发语言APDL编写了圆柱网格结构参数化设计程序,并运用该程序研究了带蒙皮圆柱网格结构载荷质量比随纵筋缠绕角度、筋横截面积、筋高宽比、纵筋对数以及环筋条数的变化规律。对于一定尺寸的网格结构在INSTRON1346材料疲劳强度试验机上进行了轴压实验。研究结果表明:利用有限元法可以有效预测带蒙皮圆柱网格结构的轴压承载能力;纵筋缠绕角度在0～40°范围内时,圆柱网格结构具有较高的承载效率;筋高宽比的较佳选择范围为0.9～1.3。

摘要：针对参考节点分别为q=3和q=4的网格结构模型,设计了两种预处理方法:以块对角逆为预条件子的共轭梯度法(BPCG)及以块下三角逆为预条件子的PGMRES法。数值结果表明,BPCG法对q=3具有很好的求解效率和鲁棒性,但对q=4的情形,特别是当α很小时,其求解效率将变得很差。当α很小时,以块下三角逆为预条件子的PGMRES法对求解q=4的蜂窝状结构在计算CPU和算法稳定性等方面均全面占优。在这两种预处理方法中,利用了基于标量椭圆问题的GAMG法求各个子块矩阵的逆,以提高内迭代运算效率。近似连续方程的建立为内迭代方法的合理性提供了有效的理论支撑。

摘要：环氧复合材料因其轻质、高强度等特性在航空航天、汽车等领域有极高的应用价值,但环氧树脂的脆性特征严重限制了其实际工程应用,如何协同提高环氧复合材料的强度和韧性仍是一个巨大的挑战。鉴于此,本文设计了一种由实心增强层与多孔增韧层逐层组装而成的环氧复合材料网格结构,并通过直写式3D打印工艺制备。采用旋转流变仪和光学显微镜对直写浆料和打印线条的物化性能进行了表征测试,通过电子万能力学试验机对不同结构参数的环氧复合材料网格结构进行了力学性能测试。测试结果表明:层状网格结构的引入使复合材料的比弯曲强度相较于实心环氧复合材料最高提升了95%,韧性最高提升了630%,断裂韧性最高提升了19.1%。从断面形貌分析和有限元模拟的分析结果可以得出结论,网格结构中的增强层保证了结构强度,而增韧层则有效耗散外部变形并阻止裂纹扩展。本文为纳米复合材料的细观结构设计提供了新思路,为高强高韧复合材料的制备和工程应用提供了理论依据。