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国防科技大学学报 2021年第1期43卷 57-65页

作者：王志祥欧阳兴王斌张大鹏雷勇军国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073 北京宇航系统工程研究所北京100076

以我国大型运载火箭薄壁加筋结构轻量化设计为研究背景,针对轴压下大直径大载荷蒙皮桁条结构开展后屈曲轻质优化研究。基于Python语言建立蒙皮桁条结构参数化模型,为确定结构的极限承载能力,开展蒙皮桁条结构后屈曲分析。针对蒙皮桁条... 详细信息

以我国大型运载火箭薄壁加筋结构轻量化设计为研究背景,针对轴压下大直径大载荷蒙皮桁条结构开展后屈曲轻质优化研究。基于Python语言建立蒙皮桁条结构参数化模型,为确定结构的极限承载能力,开展蒙皮桁条结构后屈曲分析。针对蒙皮桁条结构轻质优化涉及离散的拓扑和连续的尺寸优化问题,提出基于近似模型和组合优化算法的序列近似优化方法,并利用近似最优解加速算法收敛,确定蒙皮桁条结构最优设计方案。工程算例结果表明,所提序列近似优化方法使大直径大载荷运载火箭蒙皮桁条结构减重效果明显,验证了方法的有效性。

关键词：蒙皮桁条后屈曲分析灵敏度分析轻质优化近似模型

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轻质非金属声屏障的研究

轻质非金属声屏障的研究

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作者：秦亦偲广西科技大学

学位级别：硕士

近年来,高速铁路在已经成为世界范围内的重要研究课题,俄罗斯、法国、德国等诸多发达国家对高铁进行了广泛深入的研究,目前已经拥有了较为成熟的高铁技术,并且已经完成了很多高铁项目的建设与研究。我国当下高速铁路的发展出于快速上升... 详细信息

近年来,高速铁路在已经成为世界范围内的重要研究课题,俄罗斯、法国、德国等诸多发达国家对高铁进行了广泛深入的研究,目前已经拥有了较为成熟的高铁技术,并且已经完成了很多高铁项目的建设与研究。我国当下高速铁路的发展出于快速上升的历史阶段,由于我国的国土面积以及政府对高速铁路的大力支持,如今已经拥有了世界上运营和在建里程最长的高速铁路建设系统。高铁穿行于这些人口密集区域,不可避免地造成了诸多环境影响因素,其中最为突出的问题是高铁运行时产生的巨大噪音对沿线人群在生活、工作、学习、娱乐、休息等诸多方面产生直接或间接的影响,解决高铁噪声引起的环境污染迫在眉睫。本文以高铁声屏障研究为背景,通过对声屏障和单元板的声学理论分析、力学计算、ANSYS模拟和试件测试进行了多方面的研究和论证。在原有板插式非金属声屏障产品的基础上,对非金属声屏障单元板进行了结构再设计以及轻质优化,为台风地区高速铁路的非金属声屏障的经济性、实用性和易操作性提供了优化产品。论文主要包括以下几方面内容:1.适用于声屏障屏体的声学理论,其中包括高铁噪声的成分、声波传播的特点、声屏障的插入损失、声屏障和受声点以及声源相对高差对降噪效果的影响、非金属声屏障屏体长度设计的理论及经验公式。2.根据普通非金属声屏障的生产、运输、安装存在的弊端,对普通非金属声屏障进行轻质优化,轻质优化包括轻质骨料代替重质骨料、提高强度而选择高效粘结剂等。根据轻质材料的性能重新设计声屏障与单元板的结构,并进行竖向受力构件H型钢立柱与横向受力构件轻质非金属声屏障单元板的理论计算。3.通过ANSYS模拟软件对轻质非金属声屏障单元板进行有限元分析,对单元板在台风地区极限条件下7.0KPa的荷载所产生的应力和位移与理论计算结果进行了对比,除个别应力集中处其他结果均与理论计算值非常接近。4.通过试验将轻质非金属声屏障试件的各项性能进行了试验检测,其中包括抗弯曲断裂荷载试验、抗疲劳荷载试验、降噪系数试验、计权隔声量试。通过检测得到了精确的数据,这些数据与理论设计的相比均处于相对安全的范围内。因此,在设计过程中所设置的安全冗余为轻质非金属声屏障的实用性提供了有效保障。

关键词：非金属声屏障台风地区轻质优化 ANSYS

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基于Voronoi序列采样的加筋壁板优化设计

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南京航空航天大学学报 2022年第1期54卷 121-131页

作者：于宝石王志祥王婕李海阳张大鹏国防科技大学空天科学学院长沙410073 空天任务智能规划与仿真湖南省重点实验室长沙410073 北京宇航系统工程研究所北京100076

为提高加筋壁板结构轻质优化效率,提出一种基于Voronoi序列采样的加筋壁板优化设计方法。建立了该结构的参数化模型,分析了加筋壁板蒙皮与桁条腹板的网格规模对结构承载能力及失稳模式的影响规律,并依据桁条腹板高厚比进行了网格划分,... 详细信息

为提高加筋壁板结构轻质优化效率,提出一种基于Voronoi序列采样的加筋壁板优化设计方法。建立了该结构的参数化模型,分析了加筋壁板蒙皮与桁条腹板的网格规模对结构承载能力及失稳模式的影响规律,并依据桁条腹板高厚比进行了网格划分,进而平衡后屈曲分析精度与效率;然后,提出了基于探索策略和开发策略的序列近似优化方法,其中Voronoi加点侧重全空间探索,近似最优解侧重局部开发,通过动态加点迭代至收敛,实现综合探索和开发性能的并行采样,提高了算法的收敛精度和计算效率;最后,应用该算法进行加筋壁板轻量化设计,并与传统序列近似优化方法进行对比。结果表明,本文方法利用更少的初始样本点,通过更少的迭代次数达到更高的优化精度,并获得了相对初始设计减重32.6%的优化结构。

关键词：加筋壁板后屈曲分析 Voronoi法代理模型轻质优化

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