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应力约束下预应力平面实体钢结构拓扑优化设计

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计算力学学报 2009年第6期26卷 766-771页

作者：杨海军张爱林姚力北京工业大学建筑工程学院北京100022 河北建筑工程学院数理系张家口075024

对预应力平面实体钢结构拓扑优化设计问题进行研究,建立了以索力值、单元尺寸和结构拓扑为设计变量,以应力为约束条件,以结构重量最小为目标函数的数学优化模型。在求解方法上,首先以满应力设计准则法建立索力值与结构重量之间的优化模... 详细信息

对预应力平面实体钢结构拓扑优化设计问题进行研究,建立了以索力值、单元尺寸和结构拓扑为设计变量,以应力为约束条件,以结构重量最小为目标函数的数学优化模型。在求解方法上,首先以满应力设计准则法建立索力值与结构重量之间的优化模型,通过该模型的求解确定索力值,并通过满应力设计选取单元尺寸,然后对单元体厚度按阈值进行分类,从而删除低厚度单元实现结构的拓扑优化。算例结果与预应力钢结构理论相吻合,表明本文所提出的方法是有效的,可为预应力钢结构体系创新提供理论方法。

关键词：预应力钢结构索力值优化尺寸优化拓扑优化满应力设计

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应力约束下预应力钢桁架离散变量优化设计

北京工业大学学报 2011年第3期37卷 368-374页

作者：姚力张爱林杨海军河北建筑工程学院数理系河北张家口075024 北京工业大学建筑工程学院北京100124

对影响预应力钢桁架优化设计的2类变量,包括连续的索力值和离散的截面尺寸进行研究.建立了以应力和结构质量为约束条件、以最小化结构应变能为目标函数的数学优化模型.以杆件在预应力和外荷载共同作用下储存应变能最小确定施加在索上的... 详细信息

对影响预应力钢桁架优化设计的2类变量,包括连续的索力值和离散的截面尺寸进行研究.建立了以应力和结构质量为约束条件、以最小化结构应变能为目标函数的数学优化模型.以杆件在预应力和外荷载共同作用下储存应变能最小确定施加在索上的预拉力.计算构件由于尺寸改变引起结构质量变化和应变能变化之比的相对差商,以此确定搜索方向.应用渐进结构优化法逐步调整构件截面尺寸,循环迭代,直至索力值和截面尺寸达到最优.算例与预应力钢结构理论结果相吻合,可为预应力钢结构工程设计提供最优的索力值和型钢的选择.

关键词：预应力钢桁架离散变量索力值优化相对差商

基于Von Mises应力的预应力钢结构拓扑优化设计

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北京工业大学学报 2010年第4期36卷 475-481页

作者：杨海军张爱林北京工业大学建筑工程学院北京100124 河北建筑工程学院数理系河北张家口075024

为预应力钢结构设计获得最优拓扑构型和索力值,以结构拓扑和索力值为设计变量,以Von Mises应力为约束条件,建立了以结构质量最小为目标函数的数学优化模型.在求解方法上,首先以结构储存应变能最小(刚度最大)确定施加在结构上的索力值,... 详细信息

为预应力钢结构设计获得最优拓扑构型和索力值,以结构拓扑和索力值为设计变量,以Von Mises应力为约束条件,建立了以结构质量最小为目标函数的数学优化模型.在求解方法上,首先以结构储存应变能最小(刚度最大)确定施加在结构上的索力值,然后采用渐进结构优化法删除低Von Mises应力单元实现结构的拓扑优化以减轻结构质量.算例结果与相应体系受力性能相吻合.

关键词：预应力钢结构拓扑优化索力值优化 VonMises应力渐进结构优化法

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预应力索-桁架结构拓扑优化设计

北京工业大学学报 2011年第9期37卷 1360-1366页

作者：杨海军张爱林姚力河北建筑工程学院数理系河北张家口075024 北京工业大学建筑工程学院北京100124

对包括索力值、构件截面尺寸和结构拓扑的预应力索-桁架结构优化设计进行研究.以应力为约束条件,建立以结构质量为目标函数的数学模型.在求解方法上,首先建立求解索力值和构件截面尺寸的线性规划模型;证明了在每个迭代步中,该模型的最... 详细信息

对包括索力值、构件截面尺寸和结构拓扑的预应力索-桁架结构优化设计进行研究.以应力为约束条件,建立以结构质量为目标函数的数学模型.在求解方法上,首先建立求解索力值和构件截面尺寸的线性规划模型;证明了在每个迭代步中,该模型的最优解至少使得1个构件截面尺寸为零,并通过删除零力杆实现结构的拓扑优化设计.算例结果与相应体系理论相吻合,表明本文所提出的方法有效,可为预应力索-桁架结构提供合理的布局.

关键词：预应力索-桁架结构拓扑优化索力值优化尺寸优化

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复合材料层合地基大厚度板的静、动力分析

中国矿业大学学报 2001年第2期30卷 143-147页

作者：高荣誉安徽建筑工业学院建筑工程与材料系安徽合肥230022

从三维弹性力学动力平衡方程入手 ,抛弃应力或位移模式的人为假定 ,利用 Fourier双重级数 ,建立了正交各向异性地基板的状态方程 ,并分别给出了地基上任意层厚薄板静力问题的统一解析式和动力问题的频率方程 .此解包含 9个正交异性弹性... 详细信息

从三维弹性力学动力平衡方程入手 ,抛弃应力或位移模式的人为假定 ,利用 Fourier双重级数 ,建立了正交各向异性地基板的状态方程 ,并分别给出了地基上任意层厚薄板静力问题的统一解析式和动力问题的频率方程 .此解包含 9个正交异性弹性常量 ,且满足层间连续性条件 ,可求出层合地基板的全部位移、应力、地基反力和自振频率 .数值计算结果表明 :该方法具有计算效率高、精度好、工作量小 ,且便于多参数输入和多参数输出等优点 .

关键词：正交各向异性地基板状态方程频率方程解析解复合材料弹性力学

重原子效应触发纯有机室温磷光及其光动力学抗菌

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光谱学与光谱分析 2023年第9期43卷 2910-2915页

作者：徐永龙徐宇孔维丽邹文生安徽建筑大学材料与化学工程学院安徽合肥230601

纯有机室温磷光由于其独特的长余辉性质,在数据加密、防伪、有机发光二极管以及细胞成像等应用领域引起了广泛关注。目前,设计具有高亮磷光和超长发光时间的有机材料仍然是一个巨大的挑战。基于重原子效应,设计与合成了一种纯有机室温... 详细信息

纯有机室温磷光由于其独特的长余辉性质,在数据加密、防伪、有机发光二极管以及细胞成像等应用领域引起了广泛关注。目前,设计具有高亮磷光和超长发光时间的有机材料仍然是一个巨大的挑战。基于重原子效应,设计与合成了一种纯有机室温磷光分子1,4-二溴-2,5-二氟二(9H-咔唑-9-基)苯(BFCzB),该化合物在日光下为白色粉末,紫外灯开、关后发射明亮黄色磷光,其最大激发波长为366 nm,对应的最大发射波长为544 nm,在590和640 nm还存在两处肩峰,其寿命为103.55 ms,余辉接近2 s。为了探讨重原子引入对磷光的影响,在(TD)DFT(含时密度泛函理论)上进行了理论模拟,通过模拟计算可得出HOMO/LUMO的带隙仅为0.02 eV,说明分子易被激发,通过与相似无卤素化合物的比较,引入卤素后能带隙的减弱证明重原子的引入有助于促进单线态和三线态间的自旋轨道耦合(SOC)和系间窜越(ISC)。为进一步探究BFCzB超长磷光的起源,进行了粉末X射线衍射(XRD)光谱测试以了解分子堆积模型和存在的相互作用。对于BFCzB分子,存在3种类型的分子内相互作用,包括C-Br…π(3.3731)卤键、C-Br…N(3.1705)卤键和C-F…H-C(2.5877)氢键。这些相互作用有效地限制了分子的旋转与振动,进而极大地降低了非辐射驰豫。此外,BFCzB分子中卤素原子与相邻分子间还存在着众多分子间相互作用。C-F与相邻分子的咔唑环形成主要的相互作用C-F…H-C(2.5271)氢键和C-F…π(2.9335和3.0494)卤键,Br与相邻分子也存在着C-Br…H-C(2.8466)氢键和C-Br…π(3.5314)卤键相互作用。邻近分子的咔唑基团还存在着π…π堆积(3.3992)。所有这些分子内和分子间的相互作用共同抑制分子运动,进一步抑制了三重态激子的非辐射弛豫,实现了超长室温磷光。该工作还通过TMB比色法验证BFCzB分子的磷光在水中猝灭时产生单重态氧(1O 2),并基于此进行光动力学抗菌实验。本研究可为纯有机磷光分子的设计、合成和应用提供借鉴。

关键词：纯有机化合物室温磷光重原子效应光动力学抗菌

一种能准确模拟波浪复杂演化过程的非静力学数值模型

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船舶力学 2018年第11期22卷 1342-1353页

作者：陈善群吴昊汤润超安徽工程大学建筑工程学院安徽芜湖241000

选取σ坐标系下的不可压缩Navier-Stokes方程组作为控制方程。将速度变量定义在计算单元的中心位置,同时将非静力学压力定义在计算单元竖直方向界面位置以便于结合Godunov型格式。采用有限体积和有限差分混合方法结合Godunov型格式对控... 详细信息

选取σ坐标系下的不可压缩Navier-Stokes方程组作为控制方程。将速度变量定义在计算单元的中心位置,同时将非静力学压力定义在计算单元竖直方向界面位置以便于结合Godunov型格式。采用有限体积和有限差分混合方法结合Godunov型格式对控制方程进行空间离散。利用HLL黎曼求解器求解计算单元之间的通量以实现激波捕捉,并采用二阶非线性强稳定性保持龙格库塔(SSP Runge-Kutta)格式进行时间步迭代。基于以上数值方法,文中发展了一种能准确模拟波浪复杂演化过程的非静力学数值模型。将非静力学数值模型用于数值模拟淹没式堤坝上波浪传播、孤立波沿斜坡爬高和海底滑坡诱发海啸三种波浪复杂演化过程,数值计算结果与相应的实验结果较为吻合。

关键词： σ坐标 Godunov型格式非静力学 HLL黎曼求解器

软弱地基刚/柔性组合墙面加筋土挡墙数值模拟

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岩石力学与工程学报 2016年第2期35卷 422-432页

作者：陈建峰柳军修石振明同济大学地下建筑与工程系上海200092 安徽建筑大学土木工程学院安徽合肥230601

基于软弱地基刚/柔性组合墙面加筋土挡墙离心模型试验,建立原型挡墙三维精细化有限差分数值模型,探讨挡墙在上覆荷载作用下的性状及受力机制。研究结果表明,数值模型计算结果与离心模型试验结果吻合较好,显示该型挡墙具有很好的承载性能... 详细信息

基于软弱地基刚/柔性组合墙面加筋土挡墙离心模型试验,建立原型挡墙三维精细化有限差分数值模型,探讨挡墙在上覆荷载作用下的性状及受力机制。研究结果表明,数值模型计算结果与离心模型试验结果吻合较好,显示该型挡墙具有很好的承载性能,能适应软弱地基的大变形;挡墙在上覆荷载下产生的变形增量和结构受力与填土内部潜在滑移面位置密切相关,当潜在滑移面位置超过连接件埋深范围时,连接件作用降低,使得挡墙变形和筋材拉力增量明显增大,不均匀沉降显著,而刚性墙面墙背水平土压力和连接件拉力减小;由于"张力膜效应",下面布置有连接件的筋材较下面无连接件的筋材,其拉力要大一些;上覆荷载引起的作用在组合墙面上的水平荷载可采用朗肯主动土压力计算,设计上,宜按连接件多承担水平荷载考虑。

关键词：地基基础加筋土挡墙刚/柔性组合墙面软弱地基数值模拟

系列CoMnZnZ四元Heusler化合物的结构和半金属铁磁性

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物理学报 2019年第15期68卷 303-309页

作者：许佳玲贾利云靳晓庆郝兴楠马丽侯登录河北建筑工程学院数理系张家口075000 河北师范大学物理科学与信息工程学院石家庄050024

通过第一原理计算理论预测了CoMnZnZ(Z=Si,Ge,Sn,Pb)系列Heusler合金的弹性常数、电子结构和磁性,并根据弹性常数计算得到弹性模量等参量,计算了该系列化合物声速和德拜温度.计算采用全势线性缀加平面波方法,交换相关函数采用基于Perdew... 详细信息

通过第一原理计算理论预测了CoMnZnZ(Z=Si,Ge,Sn,Pb)系列Heusler合金的弹性常数、电子结构和磁性,并根据弹性常数计算得到弹性模量等参量,计算了该系列化合物声速和德拜温度.计算采用全势线性缀加平面波方法,交换相关函数采用基于Perdew-Burke-Ernzerhof的广义梯度近似泛函.弹性模量结果表明晶体呈现韧性特征;承受剪切的性能弱于承受单轴压缩的性能;结构组成具有较低的各向异性性能.电子结构的计算显示CoMnZnZ(Z=Si,Ge,Sn)三个化合物属于半金属铁磁体,但是CoMnZnPb化合物并不显示半金属特性.CoMnZnZ(Z=Si,Ge,Sn)三个化合物的磁矩通过Slater-Pauling法则进行计算得到的量值与第一原理计算得到的完全一致,遵从总的价电子数减去28的Slater-Pauling法则,三个化合物磁矩为整数且自旋极化率为100%.利用轨道杂化理论解释了此系列化合物半金属性的根源.

关键词： Heusler化合物半金属第一性原理电子结构