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文檔簡介
1、自由曲面空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)以其卓越的建筑表現(xiàn)力成為了當(dāng)今空間結(jié)構(gòu)發(fā)展的主要趨勢之一,并在越來越多的實際工程中得到應(yīng)用。如何在尋求自由曲面建筑形狀與結(jié)構(gòu)受力之間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一越來越成為人們關(guān)注的焦點,自由曲面的形態(tài)優(yōu)化學(xué)也應(yīng)運而生。
本文根據(jù)自由曲面的形成機理,以控制點的坐標(biāo)為優(yōu)化變量,以應(yīng)變能密度、特征屈曲值為目標(biāo)函數(shù),運用遺傳算法,采用MATLAB與ANSYS分析軟件,對自由曲面進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化。研究表明,所提出的優(yōu)化方法適用性強,優(yōu)化
2、效果較好,可用于各種自由曲面的形態(tài)優(yōu)化。
為適應(yīng)自由曲面空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的特點,開發(fā)了一種新型的裝配式節(jié)點形式——螺栓圓臺節(jié)點。為深入剖析該節(jié)點在面內(nèi)、面外的抗彎剛度、承載力和破壞機理,設(shè)計了12組試件進(jìn)行節(jié)點試驗研究。試驗結(jié)果表明:該新型節(jié)點傳力機制明確、受力合理可靠、裝配過程簡單、空間幾何適應(yīng)性強;高強度螺栓直徑是影響節(jié)點半剛性性能的最主要因素,轉(zhuǎn)接頭壁厚對節(jié)點半剛性性能影響不大。
對螺栓圓臺節(jié)點建立了ANSYS有限
3、元模型,考慮大變形影響,采用Von-Mises屈服準(zhǔn)則,結(jié)合使用罰函數(shù)和增廣拉格朗日模擬節(jié)點各零件之間的接觸行為,計算結(jié)果與試驗結(jié)果基本吻合。計算模型能夠較好地模擬節(jié)點的實際受力狀態(tài),
采用Kishi-Chen的冪函數(shù)模型,推導(dǎo)了螺栓圓臺節(jié)點的彎矩-轉(zhuǎn)角模型,經(jīng)與試驗結(jié)果、有限元分析結(jié)果比較,能較好地模擬螺栓圓臺節(jié)點的半剛性性能。此外,根據(jù)節(jié)點的實際受力特點,提出了螺栓圓臺節(jié)點各主要零件的設(shè)計方法。
為驗證節(jié)點設(shè)計方
4、法的可靠性,制作了3組試件對螺栓圓臺節(jié)點在實際結(jié)構(gòu)中的受力性能進(jìn)行研究。試驗結(jié)果表明,節(jié)點延性較好,有限元能準(zhǔn)確模擬試件的實際受力性能,節(jié)點能滿足實際工程的要求。
最后以一個實際的自由曲面工程為例,以應(yīng)變能密度、特征屈曲值為目標(biāo)函數(shù),采用遺傳算法對其進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化,分析結(jié)果表明,通過優(yōu)化之后,結(jié)構(gòu)的靜力性能與穩(wěn)定性能均有所提高,能取得較好的經(jīng)濟效益,進(jìn)一步說明了優(yōu)化方法在實際工程中應(yīng)用的可行性。采用螺栓圓臺節(jié)點,根據(jù)各桿件的內(nèi)
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