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基于改进正余弦算法的抱杆结构优化

应用数学和力学 2024年第5期45卷 529-538页

作者：杨小猛李亮胡雄飞周焕林合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230009 国网安徽省电力有限公司建设分公司合肥230071 国网安徽省电力有限公司安庆供电公司安徽安庆246001

抱杆是组立输电铁塔的特种起重设备.以最小质量为优化目标,杆件的截面尺寸、辅材连接方式以及摇臂节点坐标为优化变量,许用应力、位移和屈曲系数为约束条件,建立抱杆优化设计模型.提出一种改进的正余弦算法(improved sine cosine algori... 详细信息

抱杆是组立输电铁塔的特种起重设备.以最小质量为优化目标,杆件的截面尺寸、辅材连接方式以及摇臂节点坐标为优化变量,许用应力、位移和屈曲系数为约束条件,建立抱杆优化设计模型.提出一种改进的正余弦算法(improved sine cosine algorithm,ISCA),开展抱杆尺寸、形状和拓扑优化.引入Lévy飞行增强算法全局搜索能力,采用精英引导策略增强算法局部搜索能力,使用贪婪选择策略更新最优解.算例表明ISCA能够有效求解空间桁架结构的优化设计问题.

关键词：正余弦算法抱杆桁架结构结构优化有限元分析

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基于改进海洋捕食者算法的输电塔结构优化

合肥工业大学学报（自然科学版） 2024年第4期47卷 539-547页

作者：周庆丰余宗斌张树林鲁杭周焕林合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009 国网安徽省电力有限公司宣城供电公司安徽宣城242000 中国能源建设集团安徽省电力设计院有限公司安徽合肥230601

为确保输电塔架线施工时取消临时拉线工况下输电塔架线施工安全,需对其结构进行优化设计。文章建立输电塔结构的计算模型,采用罚函数法确定海洋捕食者算法(marine predators algorithm,MPA)的目标函数;考虑到MPA易陷入局部最优、收敛速... 详细信息

为确保输电塔架线施工时取消临时拉线工况下输电塔架线施工安全,需对其结构进行优化设计。文章建立输电塔结构的计算模型,采用罚函数法确定海洋捕食者算法(marine predators algorithm,MPA)的目标函数;考虑到MPA易陷入局部最优、收敛速度慢的缺点,提出一种融合折射反向学习策略和黄金正弦算法的改进海洋捕食者算法(improved marine predators algorithm,IMPA),并将其在6个基准测试函数数值实验中与其他算法进行比较,结果表明IMPA具有更好的收敛性和求解精度。利用IMPA对输电塔结构在特殊工况下进行优化,结果表明IMPA可以对三维杆系结构进行优化设计,优化后的输电塔具有较好的力学性能。

关键词：输电塔海洋捕食者算法(MPA) 结构优化离散化变量极限承载力

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二维边界元法中几乎奇异积分的解析法

工程力学 2004年第6期21卷 113-117页

作者：牛忠荣王左辉胡宗军周焕林合肥工业大学工程力学系合肥230009

边界元分析中的几乎奇异积分难题一直阻碍其在工程中应用。作者提出的半解析法有效计算了几乎奇异积分,在此基础上做进一步推演,得到线性单元和二次亚参元上几乎强奇异和超奇异积分的解析列式,摈弃了数值求积。该算式对高次单元也近似... 详细信息

边界元分析中的几乎奇异积分难题一直阻碍其在工程中应用。作者提出的半解析法有效计算了几乎奇异积分,在此基础上做进一步推演,得到线性单元和二次亚参元上几乎强奇异和超奇异积分的解析列式,摈弃了数值求积。该算式对高次单元也近似适用。这个算法使得边界元法能够分析弹性力学薄壁结构。

关键词：弹性力学边界元法几乎奇异积分解析法薄壁结构

瞬态热传导问题的精细积分-双重互易边界元法

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应用力学学报 2017年第5期34卷 835-841页

作者：陈豪龙周焕林余波合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230009

采用双重互易边界元法结合精细积分法求解二维含热源的瞬态热传导问题。针对边界积分方程中热源项和温度关于时间导数项引起的域积分,采用双重互易法处理,将域积分转换为边界积分。采用边界元法将边界积分方程离散后,得到关于时间的微... 详细信息

采用双重互易边界元法结合精细积分法求解二维含热源的瞬态热传导问题。针对边界积分方程中热源项和温度关于时间导数项引起的域积分,采用双重互易法处理,将域积分转换为边界积分。采用边界元法将边界积分方程离散后,得到关于时间的微分方程组,并利用精细积分法处理其中的指数型矩阵;对于微分方程组中由边界条件和热源项引起的非齐次项,采用解析的方法计算。为了比较精细积分-双重互易边界元法的计算效果,同时使用有限差分法计算温度对时间的导数项。通过数值算例验证了本文方法的有效性和精确性。计算结果表明:时间步长对于精细积分-双重互易边界元法的结果影响较小,而有限差分法对时间步长比较敏感且只在时间步长选取较小时有效;当选取较大时间步长时,精细积分-双重互易边界元法依然具有良好的计算精度。

关键词：边界元法双重互易法精细积分法有限差分法瞬态热传导

三维位势问题边界元法中几乎奇异积分的正则化

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计算物理 2005年第6期22卷 501-506页

作者：周焕林牛忠荣王秀喜合肥工业大学工程力学系安徽合肥230009 中国科学技术大学中科院材料力学行为和设计重点实验室安徽合肥230026

采用一种半解析正则化算法,计算了三维位势问题边界元法中近边界点的几乎强奇异和几乎超奇异面积分.该算法适用于三角形线性等参元.对高次单元将其细分为几个三节点三角形单元即可应用该算法.由于几乎奇异性,与内点邻近的单元上的积分,... 详细信息

采用一种半解析正则化算法,计算了三维位势问题边界元法中近边界点的几乎强奇异和几乎超奇异面积分.该算法适用于三角形线性等参元.对高次单元将其细分为几个三节点三角形单元即可应用该算法.由于几乎奇异性,与内点邻近的单元上的积分,采用半解析正则化积分算法计算;而远处单元的积分仍保持常规高斯积分.对三维热传导算例,计算了近边界点的温度和热流.数值结果证明了该算法的有效性和精确性.

关键词：边界元法几乎奇异积分正则化三维位势问题热传导

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压电材料切口奇性指数计算

复合材料学报 2013年第2期30卷 206-212页

作者：程长征程香牛忠荣周焕林合肥工业大学工程力学系合肥230009 安徽经济管理学院现代技术教育中心合肥230059

利用一种数值方法分析压电材料切口尖端包括奇异应力场和奇异电位移场在内的双重奇异性。基于切口尖端的位移场按幂级数渐近展开假设,从应力平衡方程和Maxwell方程出发,推导出关于压电材料切口奇性指数的特征方程组,同时将切口的力学和... 详细信息

利用一种数值方法分析压电材料切口尖端包括奇异应力场和奇异电位移场在内的双重奇异性。基于切口尖端的位移场按幂级数渐近展开假设,从应力平衡方程和Maxwell方程出发,推导出关于压电材料切口奇性指数的特征方程组,同时将切口的力学和电学边界条件转化为奇性指数和特征函数的组合表达,从而将压电材料双重奇性分析问题转化为在相应边界条件下微分方程组的特征值求解问题,采用插值矩阵法,可以一次性地计算出压电材料切口的各阶奇性指数。裂纹作为切口的特例,其尖端的电弹性奇性指数亦可以根据本法求出。

关键词：压电材料切口裂纹奇性指数渐近展开

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二维弹性力学边界条件反识别PCG正则化法

固体力学学报 2013年第S1期34卷 288-293页

作者：周焕林江伟胡豪牛忠荣合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230009

对于二维各向同性弹性力学边界条件识别反问题,在补充内点物理信息基础上,使用边界元法在边界划分线性单元,得到包含所有待求边界条件信息的线性病态方程组.使用预处理共轭梯度法(PCG)来求解病态方程组,并使用Morozov偏差原理来选择最... 详细信息

对于二维各向同性弹性力学边界条件识别反问题,在补充内点物理信息基础上,使用边界元法在边界划分线性单元,得到包含所有待求边界条件信息的线性病态方程组.使用预处理共轭梯度法(PCG)来求解病态方程组,并使用Morozov偏差原理来选择最佳迭代步数,从而得到待求边界条件.当提供信息的内点接近边界时,采用解析算法对几乎奇异积分实施正则化.通过数值算例对求得的边界条件数值解与解析解进行比较,以表明该算法的有效性和稳定性.

关键词：边界元法反问题预处理共轭梯度法偏差原理正则化

薄体各向异性位势边界条件识别反问题正则化边界元方法

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固体力学学报 2008年第S1期29卷 45-48页

作者：周焕林王剑牛忠荣合肥工业大学土木与水利工程学院工程力学系合肥230009

针对二维薄体各向异性位势Cauchy边界条件识别反问题,提出了解析积分和截断奇异值分解联合正则化算法。解析积分用于该薄体位势问题边界元法中几乎奇异积分的正则化。截断奇异值分解技术用来求解系统方程。提出了波动曲线法来截取得到... 详细信息

针对二维薄体各向异性位势Cauchy边界条件识别反问题,提出了解析积分和截断奇异值分解联合正则化算法。解析积分用于该薄体位势问题边界元法中几乎奇异积分的正则化。截断奇异值分解技术用来求解系统方程。提出了波动曲线法来截取得到适用的奇异值,该法基于位势梯度计算结果.数值算例表明该算法的有效性和精确性。

关键词：反问题边界元法几乎奇异积分解析积分截断奇异值分解波动曲线法

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导数场边界积分方程分析近边界应力分布

固体力学学报 2007年第3期28卷 249-254页

作者：牛忠荣程长征胡宗军周焕林合肥工业大学土木建筑工程学院力学系合肥230009

研究二维弹性力学问题边界积分方程,通过分部积分变换消除了常规导数边界积分方程中的超奇异积分,获得仅含强奇异积分的应力自然边界积分方程.对于近边界应力的计算,进一步运用正则化算法解析计算其中的几乎强奇异积分.较常规边界元法相... 详细信息

研究二维弹性力学问题边界积分方程,通过分部积分变换消除了常规导数边界积分方程中的超奇异积分,获得仅含强奇异积分的应力自然边界积分方程.对于近边界应力的计算,进一步运用正则化算法解析计算其中的几乎强奇异积分.较常规边界元法相比,应力自然边界积分方程可以求解离边界更加接近的内点应力值.算例证明了文中方法的可应用性和有效性.

关键词：边界元法自然边界积分方程弹性力学几乎奇异积分