四分叉铸钢节点的衍生式智能设计研究

作     者：韩乐雨 杜文风 夏壮 叶俊 高博青 HAN Leyu;DU Wenfeng;XIA Zhuang;YE Jun;GAO Boqing

作者机构：河南大学钢与空间结构研究所河南开封475004 浙江大学土木工程系浙江杭州310058 

出 版 物：《建筑结构学报》 (Journal of Building Structures)

年 卷 期：2023年第44卷第5期

页      面：325-334页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(U1704141) 河南省高校科技创新团队支持计划(22IRTSTHN019) 浙江省空间结构重点实验室开放基金项目(202106)。 

主　　题：四分叉铸钢节点 衍生式设计 智能设计 有限元分析 3D打印 

摘      要：铸钢节点普遍采用基于经验的传统设计方法,越来越难以满足工程实践和智能制造时代发展的需求。利用衍生式设计方法对某实际工程四分叉铸钢节点的合理构型进行了智能设计研究。详细阐述了衍生式设计的基本方法及数学模型,采用衍生式设计智能生成了若干个四分叉铸钢节点,根据受力性能和成本的评估指标选取了代表性衍生节点,并将代表性衍生节点同初始设计节点、拓扑优化节点和焊接空心球节点进行受力性能的对比分析。为验证衍生式设计结果的可制造性,采用3D打印技术制造出代表性衍生节点的缩尺模型。研究结果表明:利用衍生式设计方法自动生成的四分叉铸钢节点形态具有多样性和创新性;衍生节点模型与其他类型节点相比具有更轻的质量和更佳的受力性能,最大可使节点的质量较初始设计节点减轻3.18%,最大等效应力降低24.78%及最大位移减少37.36%。