降雨影响下残积土中基坑围护桩变形三维数值分析

依托厦门残积土层中某基坑案例,采用数值分析手段,研究了开挖与降雨作用下残积土中基坑围护桩变形特性。在有限差分软件中建立三维数值模型模拟施工过程,将考虑土体刚度随应变衰减的土体小应变刚度曲线嵌入摩尔库伦本构,通过强度参数折减方法模拟降雨引起的遇水弱化特性,结合现场实测数据,研究了开挖与降雨作用下残积土中基坑围护桩变形特性。结果表明:使用考虑土体小应变刚度特征的数值方法能够较好地模拟残积土基坑围护结构的变形特性;由降雨造成残积土结构弱化会增大1.5～2.0倍围护桩侧向变形。     

基于响应面的结构抗疲劳优化设计方法

借助于试验设计和响应面近似模型技术,提出了一个结构细节抗疲劳优化设计的策略。其基本思想是在结构抗疲劳设计方法的指导下选取结构的设计变量,用试验设计方法在设计变量空间里选取样本点,对各样本点所对应的结构建立有限元模型并进行结构分析和疲劳寿命估算,得到各样本点的响应(结构质量和疲劳寿命),用这些样本点和响应建立疲劳寿命和质量的响应面近似模型,并对近似模型进行优化获得最优解。算例表明本文提出的结构抗疲劳优化的策略是十分有效的。     

根据"大震不倒"要求反演优化设计工程结构

工程结构系统在地震作用下的设计要求是“小震不坏,大震不倒”,现行的概念设计加抗震验算设计方法给出的只能是一个可用解,而不是满足“大震不倒”要求的最优解。本文结合钢筋混凝土框架结构,讨论了根据工程结构“大震不倒”的要求反演优化设计工程结构的有关参数(如钢筋混凝土框架的配筋率、混凝土标号、截面尺寸等)的概念、方法并给出了算例,说明这种不同于传统结构设计的新的设计理念是可行的,有关方法是有效的。     

航天飞机气动力辅助异面轨道变换

本文研究了以气动力作为辅助动力,实现异面圆轨道的最优变换。以目标轨道面倾角最大为优化性能指标,获得了升力和滚转角的最优控制规律。文中提出了优化问题的一种参数搜寻方法,有利于问题的求解。文末对结果作了分析,讨论,并就有关的多种变换模态作了分析、对比,表明在一定条件下,气动力辅助变换有明显的优越性。     

基于自组织神经网络的空中交通复杂度参数优化及预测

首先介绍了国内外关于空中交通复杂度的定义及研究现状。然后在现有的空中交通复杂度模型中挑选空中交通复杂度参数,再利用自组织神经网络,分析所选取的空中交通复杂度参数之间的关系,达到将高维空中交通复杂度参数进行降维分析的目的。然后对于优化了的空中交通复杂度参数使用RBF神经网络进行预测,比较预测结果,得到最优的空中交通复杂度参数。     

客机机翼气动/结构多学科优化方法

针对客机机翼特点,建立机翼外形和结构参数化模型;应用CATIA二次开发技术和PCL编程,实现气动分析模型和结构有限元模型的自动生成;分析了气动和结构之间的耦合关系,研究一种气动载荷自动加载到结构模型的方法;应用基于代理模型的二级优化方法求解机翼气动/结构设计多学科优化问题;在iSIGHT软件环境下实现机翼气动/结构多学科优化计算流程。算例结果表明,本文提出的机翼气动/结构多目标优化方法能获得关于升阻比和结构重量的最优解集,有助于设计人员确定合理的机翼总体参数。     

自动钻铆装备的激光测量系统法向误差研究

飞机装配中铆接部位的孔垂直度直接影响铆钉的连接质量和疲劳寿命,进而影响飞机的力学性能。为了保证飞机铆接垂直度要求,必须分析自动钻铆系统法向误差的影响因素。首先,确定了倾角误差、数学模型的线性误差与法向误差的关系。其次,给出了激光位移传感器安装参数的选取规律,并研究了其对位姿标定的影响。最后,实验验证了安装参数优化后的实际效果。研究结果可为法向测量装置的设计与分析提供理论指导,对于提升自动钻铆系统的法向精度,进而保证孔垂直度要求具有重要意义。     

基于 iSIGHT 的风洞应变天平优化设计方法研究

天平设计的关键在于天平结构的优化,在满足设计要求的前提下,尽量提高天平刚度,避免应力集中,减小各测量分量之间的相互干扰,以提高设计质量。天平优化设计是一个多目标问题,无论利用解析方法还是有限元仿真方法,设计分析过程通常需要丰富的经验,即使耗费大量时间也很难获得全局最优解。以6分量杆式应变天平为研究对象,提出了分级和分步优化策略,介绍了基于 iSIGHT 平台的实现方法。通过试验设计(DOE)筛选出对优化目标影响较大的设计变量,然后建立天平优化设计近似参数化模型。在 iSIGHT 中通过集成 UG、AN-SYS 和 EXCEL 等软件建立自动优化流程。以参数化三维结构有限元仿真分析方法为基础,利用 iSIGHT 提供的优化算法,实现优化设计自动化,大大节省了设计成本,提高了天平设计质量和效率。     

一种地下壳体结构内力和变形的简化计算

对锚喷与金属支架联合支护结构的内力和变形 ,本文根据壳体理论提出了一种简化力学模型 ,建立起它的微分方程并推导出简化计算公式。同时 ,结合工程实例对这种联合支护结构的内力和变形特点进行了分析 ,讨论了它的危险截面位置和强度设计的控制因素 ,为其结构设计提供理论基础     

全尺寸运载器结构的横向动力特性 分析与试验研究

导弹、卫星运载器的研制与发展过程中。结构动力特性是必不可少的一个重要研究内容。它直接关系到结构的设计和控制系统的稳定分析,而且控制系统敏感元件安装位置选取的正确与否,将影响到飞行试验的成败。在国内外运载器的飞行试验中,都曾出现过这样的事例。结构和控制系统设计者共同关心的结构动特性参数有:固有频率、振型、振型斜率,     

“大涡破碎”的紊流减阻实验研究

本文对当今国外曾提出的紊流表面摩擦减阻新概念——“大涡破碎”(LEBU)进行了初步的风洞实验探索。将具有对称流线型剖面的二元小肋,沿垂直于气流的方向安置在平板表面的紊流附面层内某一高度处,收到了不同程度的减阻效果。实验中分别考察了小肋的安置位置L,安置高度H,迎角θ及相对厚度b等参数对减阻效果的不同影响。从紊流附面层涡结构的观点出发,提出紊流的“细化”作用是小肋对平扳减阻的根本原因,并认为改善紊流附面层的速度型是研究紊流减阻的一种手段。实验使用自制的高灵敏度摩擦天平,测得的减阻效果与Ludwieg—Tillman公式的计算结果基本一致。     

新型微型涡扇方案及其复合压缩转子初步设计

在分析国内外已有微型涡扇发动机方案可行性及利弊的基础上,提出一种紧凑型复合压缩系统微型涡扇发动机方案,可在保证结构简化与紧凑的前提下有效降低发动机耗油率。该方案风扇转子与斜流压气机转子构成串列叶片结构,通过对串列叶片独立作用机制和耦合作用机制的研究,认为合理设计串列叶片转子(全串列或半串列形式)能显著提高内涵压缩性能。通过对该方案的总体性能建模及参数分析,给出了一个设计实例的设计参数及性能参数,该实例中,耗油率比相同性能水平微型涡喷发动机约降低24.4%。对复合压缩系统转子进行了初步设计并进行流场数值模拟,得出转子系统内涵在设计流量下压比5.2,效率91%,外涵在设计流量下压比1.6,效率84%。结合对内外涵流场的分析,表明内外涵均可在较高效率下完成增压作用。     

考虑时间效应的基坑变形数值分析

传统的基坑设计一般只考虑基坑的瞬时变形,但大量的基坑工程实践表明,基坑变形有明显的时间效应。将软土蠕变本构模型和Biot固结理论运用于基坑开挖性状分析中,通过典型算例对比分析了流变、固结对基坑变形的影响。计算结果表明:考虑时间效应与不考虑时间效应的基坑变形规律在开挖初期相近,但随着开挖深度的增大以及时间的推移而逐渐产生差异;考虑流变时,开挖完成后基坑的变形还会随着时间的推移继续增长;考虑固结时,开挖完成后随着时间的推移,土体中由于开挖卸荷所形成的负孔压慢慢消散,基坑逐渐回弹。     

弹体结构高置信度内载荷不确定传播分析

弹体结构内载荷的准确预示是导弹飞行器载荷设计的重要一环。本文针对弹体结构构建了一种高置信度的载荷不确定传播分析方法。首先基于非概率贝叶斯更新策略，构建了结构内载荷不确定输入参数区间模型后验概率的迭代过程，以获得不同区间模型的置信度。利用所筛选的最优置信度的不确定输入参数模型，基于勒让德正交多项式建立结构内载荷响应函数的近似函数，根据近似函数的零点特性求得载荷响应的区间上下界。结果表明本文方法能够为导弹飞行器结构载荷设计提供技术支撑。     

角位移传感器定转子间隙设计与验证

角位移传感器(Rotary variable differential transformer,RVDT)采用非接触设计,具有灵敏度高、线性好、结构紧凑等优点,在航空领域自动控制系统中应用广泛。在其结构参数中,定转子间隙是提高性能和可靠性的重要设计因素。本文针对定转子间隙进行研究,并以一款典型产品开展了优化设计。通过理论仿真分析和物理实验测试两个角度研究了间隙对角位移传感器的线性度和梯度这两个重要静态指标的影响规律,从而获得了在一定的结构尺寸下,传感器输出梯度和线性度随间隙大小的变化规律以及间隙的合理选取范围等重要结论。本文研究不仅可为产品结构设计参数的选取提供有力的支撑,而且在工程实现中,还可对实际产品结构尺寸进行修正,提高产品的合格率。此外,相关研究方法和获得的结论还可以推广应用到多余度角位移传感器的研制中,为此类产品的快速研发提供借鉴。     

含连续／离散变量结构优化中的神经网络与变尺度模拟退火方法

传统的优化方法难于有效地处理含有连续／离散混合变量优化问题，本文介绍了一种改进的变尺度模拟退火方法并与人工神经网络能量函数模型相结合，用于求解含连续／离散设计变量的工程结构优化问题，较好地解决了模拟退火技术用于工程结构优化时选取具有全局性的初始点困难及迭代次数较多的弱点。算例表明，该方法可以使模拟退火算法从局部最优的陷阱中跳出，最后求出整体最优解。     

基于计算机实验设计方法的金属壳体吊耳部位结构优化设计

对某φ1m带吊耳结构的金属壳体建立了三维参数化模型。以计算机实验设计方法为基础,构建代理模型及目标驱动优化设计,选取影响吊耳部位结构受力形态的5个几何参数作为设计变量。同时,以带吊耳结构金属壳体总质量及Mises应力为目标函数对吊耳部位结构进行了优化设计。计算结果表明,优化后的吊耳部位结构形式协调,吊耳周边区域应力分布合理,总重比初始状态减小2%;相比其余几何尺寸,加厚区外径及开孔直径对优化结果影响更为重要。     

俄罗斯中央机械研究院强度研究中心简介（三）

俄罗斯中央机械研究院强度研究中心的静强度研究室所采用的分析方法和手段如下：OSESIM软件，计算轴对称负载时由复合材料构成的三层壳体结构的应力应变状态（折线模型）：CAIIPOK软件系统，以非线性数学编程方法为基础设计最优薄壁加固结构：DEMOH软件系统，计算借助有限元模拟的承重结构的最优参数;软件系统，计算热动力负载时厚度不均匀多层旋转壳体的应力应变状态和临界负载；小周期负载时金属结构寿命的分析方法和损伤的等效性准则等。     

飞船在大气层外飞行段的初始参数对轨道的影响

本文主要分析了载人飞船在大气层外飞行时的各主要参数对飞船轨迹和轨道终点影响的敏感度。在分析过程中。首先建立了飞船在大气层外飞行的数学模型,进而通过大量的数值仿真得到一条基准轨道,在此基础上分别改变轨道起始点参数(倾角、偏航角和飞行速度)的初始值,分析轨道的变化情况及轨道的终点误差。最后根据起始点参数值和对应的轨道终点误差值的关系,得到了飞船在大气层外飞行时的起始参数对飞行轨道及轨道终点影响的敏感度,从而为工程上轨道的设计提供一个有效的参考依据。     

基于ANSYS的机架结构的优化设计

利用ANSYS有限元软件对某预研型号运载火箭上面级发动机用机架的结构进行了优化设计,建立了参数化模型,运用零阶和一阶优化方法得出最优解,并对最优解进行了结构强度和稳定性校核。经过优化设计,使得机架的结构质量大大减轻,优化效果明显。