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基于最小应变能优化的复杂边界条件下结构形态创建方法

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基于最小应变能优化的复杂边界条件下结构形态创建方法

第十七届空间结构学术会议

作者：顾乐明张耀康周健华建集团华东建筑设计研究总院

为了得到竖向荷载下轴向受力为主的结构形态,需要借助一定的方法进行曲面形态创建。最常用的逆吊法可以创建轴向受力为主的自由曲面,但是其往往适用于固定边界条件的情况,而无法适应复杂的边界条件。本文介绍了基于最小应变能优化原理... 详细信息

为了得到竖向荷载下轴向受力为主的结构形态,需要借助一定的方法进行曲面形态创建。最常用的逆吊法可以创建轴向受力为主的自由曲面,但是其往往适用于固定边界条件的情况,而无法适应复杂的边界条件。本文介绍了基于最小应变能优化原理进行复杂边界条件下的结构形态创建方法。并结合某一支座条件不确定的项目,进行复杂边界条件下结构形态创建的探索。形态创建过程基于Grasshopper平台,可以自动求解得到满足所有边界条件的结构形态。预期通过本文所提供的方法,可以提高结构工程师在建筑方案初期的参与度,提高设计效率,为设计工作提供新的思路。

关键词：复杂边界条件形态创建曲面结构最小应变能 Grasshopper

来源： cnki会议评论

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基于能量法的三维四向编织复合材料细观建模

航空动力学报 2015年第1期30卷 106-113页

作者：巩龙东申秀丽北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

基于三维四向编织携纱器运动规律和内部纤维束受力分析,提出一种基于能量法的细观建模方法,将建模过程分解为纤维束打紧后控制点的调整、纤维束相互挤压缠绕空间位置的改变和应变能最小时纤维束轨迹的确定.通过单胞模型几何尺寸分析,建... 详细信息

基于三维四向编织携纱器运动规律和内部纤维束受力分析,提出一种基于能量法的细观建模方法,将建模过程分解为纤维束打紧后控制点的调整、纤维束相互挤压缠绕空间位置的改变和应变能最小时纤维束轨迹的确定.通过单胞模型几何尺寸分析,建立了单胞模型与编织参数之间的对应关系.该建模方法得到的纤维束模型互不干涉且紧密压实,纤维束轨迹为空间曲线与其两条相切直线组成,轨迹接近直线.通过实验对比,纤维束轨迹、模型横截面图与电镜扫描得到的图像一致,计算得到的编织结构尺寸与实验测得数据吻合.花节长度最大计算相对误差在5%左右,特别是编织角在21°左右时,计算相对误差在2%以下.

关键词：三维四向编织复合材料细观建模方法最小应变能单胞模型能量法

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热弹性点阵结构的多尺度团簇优化

热弹性点阵结构的多尺度团簇优化

2018年全国固体力学学术会议

作者：阎军隋倩倩大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室工程力学系

本文基于扩展多尺度有限元方法,研究了热弹性点阵结构宏微观并发的团簇优化问题。区别于仅有机械载荷作用时,对点阵结构进行最小柔顺性优化设计,本研究以最小应变能为目标函数,以宏观单元密度和点阵单胞内构件的截面尺寸为两个几何尺度... 详细信息

本文基于扩展多尺度有限元方法,研究了热弹性点阵结构宏微观并发的团簇优化问题。区别于仅有机械载荷作用时,对点阵结构进行最小柔顺性优化设计,本研究以最小应变能为目标函数,以宏观单元密度和点阵单胞内构件的截面尺寸为两个几何尺度上独立的设计变量,以基体材料用量为约束,研究热点阵结构在热、力载荷共同作用下多尺度团簇优化,以降低点阵结构的平均应力水平。研究中按照单胞应变能的大小对热弹性点阵结构进行分区优化,设计不同分区下的微观单胞构型,实现基体材料在两个尺度上的最优分布。通过对比热弹性点阵结构多尺度并发团簇优化与经典多尺度优化以及单尺度优化的结果可以发现,多尺度并发团簇优化结果显示出更好的热变形和热应力性能。本研究以夹支梁和L型梁为算例,分别探讨了分区数目、温度载荷、机械载荷以及体积分数对点阵结构分区优化结果的影响。为热弹性点阵结构的工程化应用提供了必要的理论模型和高效算法。

关键词：热弹性结构点阵材料多尺度优化团簇优化扩展多尺度有限元最小应变能

来源： cnki会议评论

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正则方程与最小应变能原理

青岛科技大学学报（自然科学版） 1987年第4期20卷 51-58页

作者：卓延文青岛化工学院化机系

本文就线弹性静不定系统中力法与卡氏第二定理的应用,讨论正则方程与最小应变能原理在静不定系统中的普遍意义。

关键词：弹性静不定系统正则方程最小应变能力法卡氏定理

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混凝土结构非规则区STM设计理论

工业建筑 2007年第6期37卷 51-53,36页

作者：张文学陈伟马军海同济大学桥梁工程系上海200092 石家庄铁道学院土木分院石家庄050043

针对我国目前因在设计混凝土结构D区时尚无完善的理论依据,进而造成了很多混凝土D区开裂等工程问题,引入拉-压杆理论进行混凝土D区的配筋设计,提出拉-压杆模型的选取原则,并以一深梁为例按照拉-压杆理论进行了设计,总结出拉-压杆理论的... 详细信息

针对我国目前因在设计混凝土结构D区时尚无完善的理论依据,进而造成了很多混凝土D区开裂等工程问题,引入拉-压杆理论进行混凝土D区的配筋设计,提出拉-压杆模型的选取原则,并以一深梁为例按照拉-压杆理论进行了设计,总结出拉-压杆理论的设计步骤,可为类似工程提供参考。

关键词：拉-压杆模型 D区 B区节点最小应变能

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能量最小化和曲线的形状之间关系的讨论

能量最小化和曲线的形状之间关系的讨论

基于GA的梁拱组合结构成桥吊杆索力优化研究

第六届全国几何设计与计算学术会议

作者：李雪梅张永霞马龙周元峰张彩明山东大学计算机科学与技术学院山东财经大学计算机科学与技术学院山东省数字媒体技术重点实验室

能量极小化方法在计算机辅助几何设计,计算机图形学等领域中被广泛用于曲线、曲面的构造。然而,实验结果表明,能量极小化并不能总是得到形状最优的曲线。本文用三次埃尔米特曲线簇研究最小应变能和曲线形状之间的关系,在给定两个的端点... 详细信息

能量极小化方法在计算机辅助几何设计,计算机图形学等领域中被广泛用于曲线、曲面的构造。然而,实验结果表明,能量极小化并不能总是得到形状最优的曲线。本文用三次埃尔米特曲线簇研究最小应变能和曲线形状之间的关系,在给定两个的端点的位置和切矢量的条件下用三次埃尔米特曲线插值。计算机仿真技术已经成为科研的方法之一。用数值计算和计算机仿真技术的研究结果表明,(1)仅极小化应变能不能构造出形状理想的三次埃尔米特曲线;(2)应变能的局部极小化,在大约60%的情况下,可以定义最优形状三次埃尔米特曲线,但是,其中有一些形状令人不满意。在实验和分析基础上,我们提出了一个构造令人满意的三次埃尔米特曲线的新模型。新模型用一个显式公式计算两个切矢量的大小,具有以下特性(1)易于计算;(2)构造的三次埃尔米特曲线具有令人满意的形状,同时对于某些情况下的曲线构造,拥有最小应变能的良好性质。论文中对新模型与最小应变能模型进行了比较。

关键词：计算机仿真三次埃尔米特曲线最小应变能曲线形状

来源： cnki会议评论

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高速铁路技术 2013年第1期4卷 3-7页

作者：马广铁道第三勘察设计院集团有限公司天津300142

以结构应变能最小为目标,采用罚函数法考虑弯矩、索力、位移3种约束条件,建立了梁拱组合结构成桥索力的无约束优化模型。针对所建立的索力优化模型,设计了一种遗传算法(Genetic Algorithm,GA),该算法采用格雷编码并引入新生代重选入机... 详细信息

以结构应变能最小为目标,采用罚函数法考虑弯矩、索力、位移3种约束条件,建立了梁拱组合结构成桥索力的无约束优化模型。针对所建立的索力优化模型,设计了一种遗传算法(Genetic Algorithm,GA),该算法采用格雷编码并引入新生代重选入机制以增强种群多样性,保证优化的效率和全局收敛性。结合工程实例,对某大跨梁拱组合结构的成桥索力进行了优化,得到了更为合理成桥的内力状态。结果表明,文章所提出的方法简单、有效,能用于复杂的索力优化问题。

关键词：梁拱组合结构索力优化遗传算法最小应变能

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金属板料颈缩变形新理论

西北工业大学学报 1992年第1期10卷 43-52页

作者：周维贤西北工业大学

本文对金属板料在拉伸为主的变形过程中发生颈缩变形的机理进行了分析。分析表明,板料微体在受载过程中,有一个方向的承载能力达极值时,它就开始失稳变形。依板面内较小的那个主应变增量是正、是负,失稳变形的发展过程以两种不同的方式... 详细信息

本文对金属板料在拉伸为主的变形过程中发生颈缩变形的机理进行了分析。分析表明,板料微体在受载过程中,有一个方向的承载能力达极值时,它就开始失稳变形。依板面内较小的那个主应变增量是正、是负,失稳变形的发展过程以两种不同的方式进行。当发展到达下述状态时,局部颁缩变形就开始出现。所述状态是:微体承载能力处于极值状态的瞬时方向的垂直方向上,其正应变增量是等于零。

关键词：颈缩变形板料最小应变能金属