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拉压异性类桁架结构拓扑优化

拉压异性类桁架结构拓扑优化

作者：胡杰云华侨大学

学位级别：硕士

结构优化作为实现结构高性能、低材耗的重要手段,一直以来为广大学者所重视。随着计算机技术与优化理论的发展,结构拓扑优化成果逐渐丰富。目前,结构优化方法广泛运用于航天航空、汽车制造以及机械等众多领域。但是在建筑工程结构中的... 详细信息

结构优化作为实现结构高性能、低材耗的重要手段,一直以来为广大学者所重视。随着计算机技术与优化理论的发展,结构拓扑优化成果逐渐丰富。目前,结构优化方法广泛运用于航天航空、汽车制造以及机械等众多领域。但是在建筑工程结构中的应用相对较少。建筑工程结构中普遍存在拉压异性材料。目前结构拓扑优化方法大多采用拉压同性的材料模型,涉及拉压异性材料问题研究较少。本文主要研究了基于拉压异性类桁架材料模型的结构拓扑优化方法。通过修改类桁架材料模型,引入拉压异性概念,形成了基于拉压异性类桁架材料模型的拓扑优化方法。采用短悬臂结构优化算例分析了满应力优化准则方法不能用于解决拉压异性材料拓扑优化问题。为了检验优化算法的准确性,本文采用解析方法研究了拉压弹性模量不同的二杆结构在任意方向荷载作用下体积约束柔度最小化问题和拉压允许应力不同的二杆结构在任意方向荷载作用下应力约束体积最小化问题。得到了这两个优化问题的解析解,可以作为检验数值优化方法正确性的标准算例。在对拉压异性类桁架结构体积约束柔度最小化问题进行分析时,采用移动渐进线方法作为数学优化算法,使用标准化优化流程。由于杆件密度和杆件方向这两组设计变量差异较大,导致优化结果不理想。于是本文对优化流程进行修改,得到新的优化算法。并采用第3章中的标准算例进行检验新方法的准确性。通过几个简单的算例验证新方法实际效果,为工程实际运用提供思路。在第5章中,对拉压异性材料应力约束体积最小化问题中出现应力约束奇异性问题进行研究。通过满应力准则优化结果和移动渐近线方法优化结果对比,明确设计域退化问题。采用应力约束放松方法结合移动渐近线方法解决拉压异性二杆结构应力约束体积最小化问题。并对应力约束放松系数、约束函数数学表达形式对优化迭代过程影响进行了详细分析,为解决应力约束体积最小化问题提供了基础。

关键词：结构拓扑优化类桁架材料模型拉压异性移动渐近线方法

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考虑材料拉压异性的三层预应力组合凹模设计

塑性工程学报 2011年第1期18卷 72-75,80页

作者：敖文刚张贤明伍太宾重庆工商大学废油资源化技术与装备教育部工程研究中心重庆400067

运用统一强度理论,对用于加工废油资源化装备油泵部件等受工作内压作用的三层预应力组合凹模的分层半径、过盈量和弹性极限内压进行详细分析,得到了组合凹模的分层半径、过盈量和弹性极限内压的表达式,并运用所推导公式,在考虑与不考虑... 详细信息

运用统一强度理论,对用于加工废油资源化装备油泵部件等受工作内压作用的三层预应力组合凹模的分层半径、过盈量和弹性极限内压进行详细分析,得到了组合凹模的分层半径、过盈量和弹性极限内压的表达式,并运用所推导公式,在考虑与不考虑拉压异性的两种情况下,计算出组合凹模的分层半径、过盈量和弹性极限内压。结果表明,在考虑拉压异性情况下,组合凹模的分层半径、过盈量有较小差异,而且弹性极限内压有较大提高。

关键词：三层组合凹模拉压异性分层半径过盈量弹性极限内压

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利用材料拉压异性无损检测残余应力的新方法

力学学报 2001年第2期33卷 264-269页

作者：邢永明雷振坤戴福隆温秀梅内蒙古工业大学基础部呼和浩特010062 清华大学工程力学系北京100084

用实验手段研究了若干种材料在弹性范围内的拉压异性，发现某些材料的拉伸弹性模量与压缩弹性模量相差高达６０％．从分析拉压异性产生的机理，描述了拉压异性材料的应力应交关系．在此基础上提出了一种基于材料拉压异性的残余应力无损... 详细信息

用实验手段研究了若干种材料在弹性范围内的拉压异性，发现某些材料的拉伸弹性模量与压缩弹性模量相差高达６０％．从分析拉压异性产生的机理，描述了拉压异性材料的应力应交关系．在此基础上提出了一种基于材料拉压异性的残余应力无损检测新方法，并进行了弯曲和扭转残余应力的典型实验．结果证明在某些条件下它是十分有效的，具有简便、精度高的特点．

关键词：残余应力无损检测拉压异性材料性能

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考虑材料拉压异性的固支圆板塑性极限统一解

力学季刊 2001年第1期22卷 78-83页

作者：魏雪英俞茂宏王延斌徐栓强西安交通大学建筑工程与力学学院西安710049

本文采用最新的统一强度理论求出了固支圆板的塑性极限荷载,内力场及速度场的统一解;得出了强度理论参数b及材料的不同拉压比a对塑性极限的影响曲线。所给出的解可以灵活地适用于各种不同特性的材料及机械、土木、航空等工程的相关结构... 详细信息

本文采用最新的统一强度理论求出了固支圆板的塑性极限荷载,内力场及速度场的统一解;得出了强度理论参数b及材料的不同拉压比a对塑性极限的影响曲线。所给出的解可以灵活地适用于各种不同特性的材料及机械、土木、航空等工程的相关结构中。文献中已有的Tresca解,Mises解和双剪统一屈服准则解均为本文的特例,本文的统一解还给出了一系列新的结果。统一解大于Tresca,Mohr-Coulomb的单剪理论解,它可以更好地发挥材料的强度潜力,工程应用可以取得明显的经济效益。

关键词：统一强度理论固支圆板塑性极限拉压比材料拉压异性

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关于拉压异性模型材料的光塑性原理

实验力学 1995年第3期10卷 252-256页

作者：殷志祥张世昆巩玉发李宗燕阜新矿业学院

本文根据晶体光塑性材料氯化银光力学性能的研究，提出了对于具有拉伸、压缩屈服特性不同的光弹塑性材料所应满足的应力、应变相似转换关系。

关键词：光塑性屈服准则模型材料氯化银拉压异性

塑性变形与稀土合金化改善ZK60挤压棒材拉压异性研究

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塑性变形与稀土合金化改善ZK60挤压棒材拉压异性研究

作者：王海轩太原科技大学

学位级别：硕士

镁合金轻质高比强度,是一种有应用潜力的结构材料。然而传统加工技术如挤压、轧制等手段使镁合金产生了强烈的力学性能的各向异性,对于挤压加工的合金,其力学性能各向异性体现在沿挤压方向拉伸时屈服强度大幅度高于压缩时的屈服强度,这... 详细信息

镁合金轻质高比强度,是一种有应用潜力的结构材料。然而传统加工技术如挤压、轧制等手段使镁合金产生了强烈的力学性能的各向异性,对于挤压加工的合金,其力学性能各向异性体现在沿挤压方向拉伸时屈服强度大幅度高于压缩时的屈服强度,这种拉压异性对于镁合金的应用极为不利。基于上述问题,本论文选择ZK60为基础原料并向合金中分别添加0.4 wt.%Y+0.2wt.%Gd混合稀土、1.2wt.%Gd单一稀土、以及2.4wt.%Y单一稀土,制备出挤压态Mg-Zn-Zr-xRE合金,对其进行组织与性能进行测试,分析其拉压异性形成原因及影响因素。并对挤压态Mg-Zn-Zr-xRE合金分别进行往复挤压加工和锻造-挤压加工来改善其拉压异性。分析表明,挤压态Mg-Zn-Zr-xRE合金由于动态再结晶不充分而晶粒比较粗大且不均匀,稀土的加入起到了细化并均匀化晶粒的作用,且挤压态ZK60合金中存在着少量的第二相,加入稀土后合金中第二相的数量明显增多,挤压态Mg-Zn-Zr-xRE合金存在着很强的基面丝织构,晶粒粗大以及强基面丝织构使合金沿挤压方向压缩时孪生易开动,压缩强度较低,进而导致了强烈的拉压异性。经往复挤压后,Mg-Zn-Zr-xRE合金晶粒均由于动态再结晶发生的充分而明显的细化,第二相数量增多且更为细小弥散,其织构组态也发生了变化,大部分晶粒偏离了硬取向,同时织构大幅弱化,导致拉伸屈服强度大幅下降,压缩屈服强度大幅上升,拉压异性得到改善。同时,Mg-Zn-Zr-xRE合金的延伸率及均匀延伸率也得到了大幅提升。Mg-Zn-Zr-xRE合金经锻造-挤压后,Mg-Zn-Zr-xRE合金晶粒同样大幅细化,但细化效果不如往复挤压,第二相同样数量增多且更为细小弥散,织构依然为和挤压态类似的基面丝织构但大幅弱化。锻造-挤压后晶粒细化与织构弱化有效地抑制了孪生,同时基面丝织构使基面滑移相对不容易开动,因此压缩屈服强度得到了比往复挤压态合金更大幅度的提高。且基面丝织构的保留以及晶粒的细化、第二相的细小弥散化使拉伸强度只有小幅下降,从而得到了拉压同性且高强度高塑性的镁合金棒材。

关键词：镁合金拉压异性稀土元素往复挤压锻造-挤压

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拉压异性材料的脆断强度条件

哈尔滨商业大学学报（自然科学版） 2001年第4期17卷 64-65页

作者：牟宗花哈尔滨工业大学航天工程与力学系黑龙江哈尔滨150001

常用的脆断强度条件都仅适合某些材料和应力状态,而缺乏普遍的适用性。通过观察实验现象和分析破坏原因,认为平均应力对脆断影响显著。提出了考虑平均应力和最大剪应力共同影响、考虑了拉压异性的脆断条件。其物理意义明确,理论推导和... 详细信息

常用的脆断强度条件都仅适合某些材料和应力状态,而缺乏普遍的适用性。通过观察实验现象和分析破坏原因,认为平均应力对脆断影响显著。提出了考虑平均应力和最大剪应力共同影响、考虑了拉压异性的脆断条件。其物理意义明确,理论推导和公式比莫尔准则简单,与实验结果吻合的好,特别是双向拉伸应力状态下,比莫尔准则与实验结果吻合的好。适合材料力学教学和压力容器设计。

关键词：脆断条件平均应力最大剪应力拉压异性

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拉压异性非线性材料平面杆系应力应变分析

科学技术与工程 2007年第12期7卷 2946-2949页

作者：董伟刘协权倪新华军械工程学院石家庄050003

有许多材料在受拉和受压时所表现出的应力应变关系是不同的,通常还是非线性的。以两个指数函数近似表示拉压异性非线弹性材料的应力-应变关系,用位移法推导出了铰接于定轴转动刚体上的平面杆系结构应力和应变计算的普遍表达式,给出了计... 详细信息

有许多材料在受拉和受压时所表现出的应力应变关系是不同的,通常还是非线性的。以两个指数函数近似表示拉压异性非线弹性材料的应力-应变关系,用位移法推导出了铰接于定轴转动刚体上的平面杆系结构应力和应变计算的普遍表达式,给出了计算刚体角位移的非线性方程,编制了数值计算程序,使这一问题得到了圆满的解决。

关键词：拉压异性非线弹性平面杆系应力应变

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任意方向荷载下拉压异性二杆结构柔度优化

任意方向荷载下拉压异性二杆结构柔度优化