整体壁板参数化设计与敏感性分析
复合材料夹层壁板参数化设计方法
复合材料夹层壁板参数化设计方法摘要:本文简单描述了蜂窝夹层壁板结构优化设计技术研究,主要对复合材料面板、芯层以及芯层偏移距离进行优化设计。
以典型夹层壁板为优化对象,合理分解不同设计变量的关联关系,最终实现了可考虑稳定性的夹层壁板结构优化设计,为下一步实现轻型公务机机身壁板整体优化形成技术支撑。
关键词:轻型公务机复合材料夹层壁板整体化设计参数设计1.前言通用飞机是目前世界上种类最多、数量最大、用途最为广泛的一类飞机。
通用飞机是民用航空活动的重要条件,通用飞机的技术和发展水平,是一个国家通用航空发展的象征,也是一个国家科学技术水平、经济发展水平、人民生活水平高低的重要标志。
轻型公务机是通用飞机的重要组成部分,目前国外的公务机,特别是高级公务机均采用复合材料作为飞机的主要结构材料以及整体化设计技术。
先进复合材料具有重量轻、比强度高、比刚度高、可设计性强、抗疲劳断裂性能好、耐腐蚀、尺寸稳定性好以及便于大面积整体成形等优点,在同等结构情况下比金属结构节省重量可高达40%,大大提高了燃油效率,改善了飞机整体性能。
并且夹层结构是整体化的设计,制造可大大减少零件数量和紧固件数量,便于维护,降低成本。
1.复合材料夹层壁板参数设计路径蜂窝夹层壁板结构由两层面板与它们之间夹着的轻质蜂窝芯组成,具有较高的抗弯刚度,比刚度大。
常用的蜂窝夹层壁板可分为两类,一类是全高度蜂窝结构,另一类是蜂窝板结构,如图1所示。
与加筋板结构相比较,蜂窝夹层壁板承载能力略弱,但后者可显著减轻结构重量,因此,在承载要求不高的飞机部件中得到大量应用。
图1夹层壁板结构示意图夹层结构中的每一部分(面板、胶黏剂和夹芯)都可能破坏,并且各自都存在多种失效模式。
这些破坏模式取决于结构的几何形状、传递载荷形式和设计理念。
本文主要研究夹层结构壁板的总体失稳、面板局部失稳、芯材局部失稳和材料强度失效四种破坏模式下的参数优化。
复合材料夹层壁板由面板和夹芯结构组成,面板厚度和夹芯高度均影响结构的强度及刚度性能,同时夹芯顶部偏移对夹芯结构重量也有一定影响。
典型整体加筋壁板的优化设计
2 加筋壁板的稳定性优化过程
2.1 优化设计的数学模型
图 1 是典型的整体加筋壁板结构示意图。板的长度为 L,厚度为 ts,筋条数目为 n,高度为 bw,宽度为 tw,相邻筋条的距离为 bs。
图 1 加筋板示意图 设计变量:筋条数目 n,高度 bw,宽度 tw,壁板的厚度 ts 约束条件:
1)上下限约束:设计变量的调整不得超过其上下限。 n≤n≤n ; bw≤bw≤bw ; tw ≤ tw ≤ tw ;
加权因子组合
n bw /mm tw /mm ts /mm W/kg λ1
3 2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ.713 5.446 2.270 1.591 19.103
方案二
3 24.656 5.548 2.697 1.607 19.218
方案三 w1=0.1,w2=0.9 3 22.351 5.840 2.413 1.588 19.080 w1=0.2,w2=0.8 4 20.085 5.523 2.698 1.625 18.999 w1=0.3,w2=0.7 3 23.821 5.565 2.625 1.600 19.170 w1=0.4,w2=0.6 4 20.065 5.490 2.691 1.625 19.002 w1=0.5,w2=0.5 4 20.101 5.444 2.697 1.625 19.000 w1=0.6,w2=0.4 4 19.982 5.451 2.713 1.625 19.003 w1=0.7,w2=0.3 3 21.977 5.720 2.498 1.585 19.056 w1=0.8,w2=0.2 3 23.414 5.586 2.552 1.597 19.146 w1=0.9,w2=0.1 4 19.907 5.488 2.679 1.624 19.028
Abaqus优化设计和敏感性分析高级教程
第12章优化设计和敏感性分析本章主要讲解应用Abaqus 进行结构优化设计和敏感性分析。
目前的产品结构设计,大多靠经验,规划几种设计方案,结合CAE 分析择优选取,但规划的设计方案并不一定是最优方案,故本章前半部分讲解优化设计中的拓扑优化和形状优化,并制定操作SOP,辅以工程实例详解。
工程实际中,加工制造、装配误差等造成的设计参数变异,会对设计目标造成影响,因此寻找出参数的影响大小即敏感性,变得尤为重要,故本章后半部分着重讲解敏感性分析,并制定操作SOP,辅以工程实例求出设计参数敏感度,详解产品的深层次研究。
知识要点:结构优化设计基础拓扑、形状优化理论拓扑、形状优化SOP 及实例敏感性分析理论敏感性分析SOP 及实例12.1 优化设计基础优化设计以数学中的最优化理论为基础,以计算机为手段,根据设计所追求的性能目标,建立目标函数, 在满足给定的各种约束条件下, 优化设计使结构更轻、更强、更耐用。
在Abaqus6.11 之前,需要借用第三方软件(比如Isight、TOSCA )实现优化设计及敏感性分析,远不如Hyperworks 及Ansys 等模块化集成程度高。
从Abaqus 6.11 新增Optimization module 后,借助于其强大的非线性分析能力,结构优化设计变得更具可行性和准确性。
12.1.1 结构优化概述结构优化是一种对有限元模型进行多次修改的迭代求解过程,此迭代基于一系列约束条件向设定目标逼近, Abaqus 优化程序就是基于约束条件, 通过更新设计变量修改有限元模型,应用Abaqus 进行结构分析,读取特定求解结果并判定优化方向。
Abaqus 提供了两种基于不同优化方法的用于自动修改有限元模型的优化程序:拓扑优『2』第12章优化设计和敏感性分析化(Topology optimization )和形状优化(Shape optimization )。
两种方法均遵从一系列优化目标和约束。
乌江大桥设计方案的动力特性敏感性参数分析
乌江大桥设计方案的动力特性敏感性参数分析乌江大桥是贵州省一座重要的跨江大桥,连接着贵州省遵义市和铜仁市,是贵州省交通运输的重要枢纽。
在设计乌江大桥时,动力特性的敏感性参数分析是非常重要的,可以帮助工程师更好地了解桥梁结构的响应特性和安全性能,从而设计出更加优秀的大桥结构。
动力特性的敏感性参数包括桥梁结构的材料参数、几何参数和荷载参数等,这些参数对于桥梁的动力响应和稳定性有着重要影响。
在设计乌江大桥时,工程师需要对这些参数进行综合考虑,通过敏感性参数分析来优化设计方案,确保桥梁结构能够在各种工况下安全稳定地运行。
首先,对于材料参数,包括桥梁结构的混凝土、钢材等材料的力学性能参数,如弹性模量、抗拉强度等。
工程师可以通过改变这些材料参数来研究桥梁的动力特性对材料参数的敏感性。
比如,当改变混凝土的弹性模量时,分析桥梁结构的自振频率和阻尼比等动力特性参数的变化情况,从而优化材料的选择和设计。
其次,几何参数也是影响桥梁动力特性的重要因素,包括桥梁的跨径、高度、截面形状等参数。
通过对这些几何参数进行敏感性分析,工程师可以确定最佳的桥梁结构形式,使其在动力特性方面表现更加优异。
例如,在设计乌江大桥时,工程师可以通过改变桥梁跨径和高度等几何参数,来研究桥梁结构的自振特性和固有频率等动力性能。
最后,荷载参数也是动力特性敏感性分析的关键内容,包括动车荷载、风载、地震作用等。
工程师可以通过改变这些荷载参数,来研究桥梁结构在各种工况下的动力响应情况,为设计方案的优化提供依据。
例如,在乌江大桥设计中,需要考虑到动车荷载和风载等荷载对桥梁结构的影响,通过敏感性参数分析来确定桥梁结构的动态响应和稳定性。
总的来说,乌江大桥设计方案的动力特性敏感性参数分析是一个复杂而关键的工作,需要工程师通过对材料、几何和荷载等参数的综合考虑,来优化设计方案,确保桥梁结构的安全性和稳定性。
只有充分了解桥梁结构的动力特性敏感性,才能设计出更加可靠和安全的大桥工程。
桥梁施工控制中的结构设计参数敏感性分析
表 1 南浦大桥钢管内混凝土的灌注工况
工况 横向顺序 纵向顺序
备注 工况
横向顺序
纵向顺序
备注
1 1~4 号管 纵 1 工序
5
5~8 号管
纵 3 工序 间隔 6 d
2 3~2 号管 纵 1 工序 间隔 4 d
6
7~6 号管
纵 3 工序 间隔 8 d
3 5~8 号管 纵 2 工序 间隔 6 d
7
1~2~3~4 号管 纵 4 工序 间隔 12 d
摘 要 : 基于敏感性分析的基本原理 ,将施工控制目标转化为有约束的极小值问题 ,推导了结构设计参数对结合 ANSYS 软件的梯度分析功能 ,对一座钢管混凝土拱桥进行了施工阶段的结构设
计参数敏感性分析 ,找出影响桥梁施工控制误差的主要设计参数 。实践表明该方法简单实用 ,所得结论对类似桥梁的施
Sk ( xk) =
| ΔZ |
Z
/
| Δxk |
xk
= | ψ′k ( x k) |
xk Z
(2)
式中 ,ψ′( x k) 即为目标函数对参数 x k 的梯度值 ψ′k ( x k)
=
5ψ 5 xk
+
5ψ 5 Y 5 Y 5 xk
(3)
由于目标函数中包含了结构的性态响应 Y , 其与设计变量间的关系只有通过结构分析后才能确定 , 而
problem wit h restraints , and t he expression for sensitivity index was denied. Taking advantage of t his expression and t he gradi2 ent analysis function in t he ANSYS software , t he sensitivity analysis of structural design parameters in t he construction of a CF2 ST arch bridge was performed. The design parameters t hat primarily influence t he error of construction control were deter2 mined. It was indicated t hat t he met hod was very simple and useful , and t he conclusion should be valuable to t he construction and design of similar bridges.
设计参数对大跨屋盖结构自振频率的敏感度分析
数的形式 , 对设计参数进行求导十分繁琐 , 有时甚
至不 可微 . 因此 , 在进 行 土木 结 构 设计 参 数 敏感 度 分析 时 , 大 多数采 用扰 动 分析 法 , 绝 即在某 个 参 数最 佳估计 值 附 近 给定 一 个 人 工 干 扰 , 计 算 该 并 参 数 在这一 很小 范 围 内产生 波 动所 导 致 的模 型输 出 的变化率 . 用这种 方 法 , 采 张俊 光 等 进行 了 刚
De 2Ol c. l
文 章 编 号 :6 14 2 (0 10 -030 17 —2 9 2 1 )60 7 -6
设计参数对大跨屋盖结构 自振频率的敏感度分析
甘高 凡 , 继 阳 ,饶 瑞 傅
( - 大学 一 江大学工程结 构灾害与控制联合研究 中心 , F#I 淡 广东 广州 50 0 ) 06 1 摘 要 : 于一较 完善 的大跨屋盖结构有 限元模型 , 基 采用扰 动法、 丁超立 方抽 样 ( H ) 法进行 了多种设计 拉 LS方
研 究 对象 .
图 1 广 州 国 际会 展 中心 有 限兀 模 型
F g 1 T e b s l e f i lme t d l fGu n z o n e — i . h a ei i t ee n n ne mo e a g h u I t r o n t n lC n e t n a d E h bt n C n r ai a o v n i n x i i o e t o o i e
中 图分 类 号 : U3 1 T l 文献标志码 : A
大 跨 度 屋 盖 结 构 具 有 质 量 轻 、 性 大 、 尼 柔 阻 小、 自振 频率 低等 特点 , 类 结构 对 风 荷 载和 地 震 此 作用 十分敏 感 . 此 , 化 此 类 结 构 的动 力 性 能 , 因 优 提 高结构 在 风 和 地 震 作 用 下 的 安 全 性 , 为 了设 成
大跨径PC连续刚构桥施工阶段参数敏感性分析
大跨径PC连绷IJ构桥施工阶段参数敏感性分析Parameter Sensitivity Analysis of Large-Span PC Continuous Rigid Frame Bridge During Construction钱若霖(陕西工业职业技术学院土木工程学院,陕西咸阳712000)摘要:为研究大跨径预应力混凝土连续刚构桥施工阶段参数包括混凝土容重、预应力钢筋张拉力、混凝土收缩徐变年限、弹性模量和温度效应对于结构影响的敏感性,以主跨跨径为120m的四跨连续刚构桥为研究对象,采用有限元仿真建模,并进行施工阶段设计,在悬臂挂篮法施工过程中,针对不同参数变化条件下刚构桥的挠度响应进行分析,结果表明:混凝土容重和预应力钢筋张拉力对于连续刚构桥的悬臂段较敏感;收缩徐变对于成桥后的前3年较敏感,之后挠度变化基本趋于稳定;整体温度变化对于桥梁主跨影响较大。
因此,在施工过程中应分部位和时间段重点监控敏感性参数,以确保桥梁施工质量。
关键词:连续刚构;敏感性参数;有限元;桥梁施工中图分类号:U443.3文献标识码:A文章编号:1005-8249(2020)06-0125-05QIAN Ruolin(Civil Engineering College,Shannxi Polytechnic Institute,Xianyang712000,China)Abstract:In order to study the susceptibility of the long-span prestressed concrete continuous rigid frame bridge construction phase to the concrete bulk density,prestressed steel tensile force,concrete shrinkage and creep age,elastic modulus and temperature effect,the main span is taken as the120m four-span continuous rigid frame bridge is the research object.Finite element simulation modeling is used and the construction stage design is carried out.During the cantilever hanging basket construction process,the deflection response of the rigid frame bridge under different parameter changes is analyzed.The results it shows that the concrete bulk density and the tensile force of the prestressed steel bars are more sensitive to the cantilever section of the continuous rigid frame bridge;the shrinkage and creep are more sensitive to the first3years after the completion of the bridge,after which the deflection changes basically stabilize;the overall temperature change is for the main span of the bridge greater impact.Therefore,during the construction process,sensitive parameters should be monitored by location and time period to ensure the quality of bridge construction.Keywords:rigid frame bridge;sensitivity parameter;finite element method;bridge construction0引言预应力混凝土连续刚构桥采用墩梁固结的结构形式,具有整体性好、纵横向刚度大的特点。
参数敏感性分析
流溪河模型云计算与服务平台中山大学水灾害管理与水利信息化实验室∙首页∙理论方法o理论方法o建模数据o参数敏感性o参数优选o单元分类o断面估算o参数分类∙应用案例o新安江水库o乐昌峡水库o长湖水库o流溪河流域∙论文论著∙科技团队∙大记事∙软件系统∙新手上路∙我的模型∙联系我们∙理论方法∙建模数据∙参数敏感性∙参数优选∙单元分类∙断面尺寸估算∙参数分类1、参数敏感性分析方法流溪河模型将参数分成高度敏感参数、敏感参数和不敏感参数。
由于流溪河模型的参数较多,那些参数是高度敏感参数,那些参数是敏感参数,那些参数是不敏感参数,就需要通过敏感性分析确定。
参数敏感性分析分参数逐个进行,一次仅进行一个参数的敏感性分析。
将当前进行敏感性分析的参数称为分析参数,其它参数称为非分析参数。
敏感性分析的具体方法是,固定所有非分析参数的值不变,对分析参数,以其现值为中心,上、下各取若干个值分别进行洪水模拟计算,求出洪水模拟结果的变化随参数值变化的规律,以此判断参数是否敏感,原则上,当参数的值变化时,模拟的洪水过程有剧烈变化或较大变化时,该参数为高度敏感参数;当参数的值变化时,模拟的洪水过程有明显变化时,该参数为敏感参数;当参数的值变化时,模拟的洪水过程有一定变化,但不明显时,该参数为不敏感参数。
对流溪河模型各可调参数,逐个进行敏感性分析,包括河道单元糙率、边坡单元糙率、土壤饱和含水率、田间持水率、凋萎含水率、饱和水力传导率、土壤层厚度、土壤特性参数b、蒸发系数、潜在蒸发率和地下径流消退系数共11个参数。
在进行模型可调参数的敏感性分析时,为了全面、深入的进行分析,得到较为合理的结论,一般要选择1-3场洪水进行敏感性分析。
如何对参数的敏感性进行评判,一般通过分析由于参数变化引起的模型模拟结果变化的程度来判别。
如当参数发生一定比例的变化时,引起的模型模拟计算结果的变化幅度较大,并且其变化幅度大于参数的变化幅度时,可认为该参数是敏感的,如引起的模型模拟计算结果的变化幅度特别大,则可认为该参数是高度敏感的。
钢桥面铺装体系参数敏感性分析
钢桥面铺装体系参数敏感性分析摘要:通过建立钢桥面铺装体系的空间有限元模型,研究钢桥面铺装各主要设计指标与钢桥面铺装体系各主要构造参数变化之间的规律,找出其中的主要因素与次要因素,为钢桥面铺装的设计提供有价值的参考。
关键词:钢桥面铺装体系、有限元、敏感性分析、1、引言钢桥面铺装体系由直接承受车轮荷载的沥青混凝土铺装层和构成主梁的正交异性钢桥面板组成,其中,正交异性钢桥面板的构造复杂,参数众多,主要包括:桥面板厚度、加劲肋的尺寸及布置等。
此外,铺装本身的刚度对铺装的受力及变形也着重要影响。
因此,研究和分析钢桥面铺装各主要设计指标与钢桥面铺装体系各主要构造参数变化之间的规律,找出其中的主要因素与次要因素,对钢桥面铺装的设计来说具有重要的现实意义。
2、计算模型和主要影响因素的选取由于钢桥面铺装体系在荷载作用下的力学响应不仅于结构参数息息相关,而且与所作用荷载的位置也有着密切的连续,对荷位1荷载大小为1.08MPa的钢桥面铺装体系进行空间有限元模型的参数化得敏感性分析,模型的主要参数如表2.1所示。
表2.1钢桥面铺装体系敏感性分析参数表3、铺装层结构参数变化的敏感性分析铺装层结构参数主要包括铺装层材料的弹性模量和铺装层的厚度,由于在不同温度下铺装层的弹性模量有着较大的变化,因此,实际工作状态下的钢桥面铺装层的力学性能也有较大的变化,因此,只有对铺装层结构参数进行敏感性分析,才能为了全面的掌握和分析钢桥面铺装体系的力学性能。
3.1、铺装层厚度变化的影响由表3.1可知,随着铺装层的厚度的增加,最大横向拉应力呈现出先增大后减小的基本变化规律,横向拉应力变化幅度不大,在0.222MPa到0.235MPa之间。
最大挠度总体呈现减少的基本趋势,最大挠度变化幅度也不大,在0.883mm 到0.891mm之间。
这一定程度上说明铺装层厚度变化对控制铺装体系设计的主要力学指标的影响并不明显。
表3.1铺装层厚度变化对最大横向拉应力和最大挠度的影响分析一览表3.2、铺装层弹性模量变化的影响由表3.2可知,随着铺装层的弹性模量的增加,最大横向拉应力逐渐增大,当铺装层弹性模量为1000MPa时,最大横向拉应力只有0.137MPa,而当铺装层弹性模量为2500MPa时,最大横向拉应力为0.420MPa,铺装层弹性模量变化对钢桥面铺装层的最大挠度影响并没有其对最大横向拉应力的影响明显,但相对于铺装层厚度的影响来说,却有较大的变化,其中当铺装层弹性模量为1000MPa 时,最大挠度为0.892mm,而当铺装层弹性模量2500MPa时,大挠度为0.757mm。
抗滑挡墙整体稳定参数敏感性的分析
■■—■●_ l 一 __ _ 一
『=== = =表1Fra bibliotek __— ・___
0 前
言
各计算参数 的均值
长期 以来 , 挡土墙 设计采用定值论 方法 , 安全系数表 用
好 的方 法 。
O.5~ 0 00 .9 040 .
00 0. 0 .9 08
0. 0 08 0.8 0 0 5 0 0 0 . 7 243 3 1 4 3 0 9 5 0 5 . 8 . 7 0 0 5 . 5 — . 7 8 .6l
O0 ~ .5
建
筑
收稿 日期 :0 0 2 2 2 1-1— 7 作者简介: 毕守一(9 6 , 安徽全椒人 , 16 -) 男, 系主任 , 博士研究生 , 副 教授 , 研究方向: 水利 工程建 筑结构分析 。
式 中: X , X 为 n个相互独立的随机变量 , X , :…, 其均值为
( 1 1)
E E ・o( + ) csa 8
A ( g ] ) _ x
£ ( 胁Q・ ) z —g 粕, ・
一
( 2 )
E= s ( - 曩E ・n a ̄) i
x= — tn t / b za c
00 00 0 .9 . 8 0 0 0 008 0.8 0 0 0 .8 . 5 0 5 .7 04 .0
2 6 5 — . 0 19 O . 8 7 0 7 47 . 8l
均值处( 即“ 亦 中心点 ”将极限状态功能函数展 开, ) 使之线性 化, 计算 比较简便 , 可导 出解 析表 达式 , 直接 给出可靠指标 P 与随机变 量统计参数之间的关系 , 分析问题方便 、 灵活 。 该方
热活性建筑系统部分参数的敏感性分析
e x t e r i o r wa ll c o nc r e t e s l a b a n d i n s ul a t i o n.F o r TABS c o n t r o l ph i l o s o p h y t he mo s t r e l e v a n t p a r a me t e r i s wa t e r s u pp l y
热 活性建筑 系统部分 参数 的敏感性分析
刘 猛
( 悉地 国 际设 计 顾 问有 限 公 司 。 上海 2 0 0 4 3 3)
摘要 :建立了热活性建筑的T R NS Y S 模型 , 以线性标准偏回归系数为性能参数 , 对热活性建筑系统
进 行 了敏 感性 分析 。结果表 明 , 对 建筑 热 负荷 的影 响程 度从 大到 小依 次为 : 外墙 保 温层 厚度 、 外 窗面积 、 外墙 混凝 土板 厚度 、 内部 发 热 负荷和 建 筑朝 向 ; 对建 筑 冷 负荷 的影 响程 度从 大到 小依 次为 : 外 窗 面积 、 建 筑朝 向、 内部 发 热 负荷 、 外墙 混 凝 土板 厚 度和 外墙保 温层厚 度 。对 于控 制 策略 , 供 水 温度 对 于建 筑 负荷 影 响最 大 , 其 次是 每 小 时供 水 时 间 , 而供 水 流 量对 建 筑 负荷 需求量 影 响最 小 。本 文工 作 为今 后 热 活性 建筑 的 系统优 化和控 制 策略 优化提 供 参考 和依 据 。 关键词 :热活性 建 筑 ; 敏 感 性分 析 ; 输入 参 数 ; 蒙特 卡 洛/ 拉 丁超 立 方取 样
建筑结构抗震设计参数的敏感性分析
建筑结构抗震设计参数的敏感性分析建筑结构作为人类生活和工作的重要场所,在地震来临时的安全问题尤其重要。
为了保证建筑在极端情况下能够保持稳定和不倒塌的状态,结构设计师会选用适当的抗震设计参数。
然而幸存者调查表明,即使建筑是按照规范要求进行设计和施工的,地震时仍有不小的风险和危险,这可能与参数选择不合理导致的。
敏感性分析是一种针对某个模型或者系统,寻找对系统影响最敏感的因素的方法。
对建筑结构设计参数进行敏感性分析,有助于寻找合适和合理的参数范围,从而保障建筑在地震等自然灾害时的安全性。
在建筑抗震结构设计时,选择合适的材料和参数需要考虑到很多因素,如建筑的类型、使用场所、设计的预期寿命、地震频率和振动幅度等等。
抗震设计参数包括工程的自重、荷载、结构体系、刚度和阻尼等等。
任何一个参数的变化都可能引起结构体系和行为的变化,进而影响到建筑的安全性。
因此,建筑结构设计时需要进行敏感性分析。
敏感性分析的主要方法是参数扰动(Parameter perturbation)。
将设计的最优参数设为基准值,对每个参数进行增减比例(5-20%),并分别计算建筑结构的稳定性与安全性,对结果进行比较和评估。
通过比较不同参数下建筑的反应和变化,可以找到对建筑结构影响最为显著的因素,从而确定建筑结构的最优参数设置。
敏感性分析需要指定一个合适的目标函数来进行评估。
评价函数的选取直接影响对参数敏感性的评价。
常见目标函数有最小化最大位移和最小化最大加速度等。
在敏感性分析中,需要将目标函数及计算模型进行统一。
对于简单建筑,可以采用线性的弹性动力学计算方法,如双钢梁、框架结构等等,而大型、多层、非线性的建筑结构则需要采用复杂的非线性计算方法进行分析。
在进行敏感性分析时,存在一些常见的误区。
首先,需要保证参数变化后的建筑结构与实际建筑结构相似,并能反应出真实的工作状态;其次,参数变化时需要考虑到各个因素之间的协同作用,如阻尼和刚度之间的关系,以及荷载和自重之间的关系等等;最后,一定要注意计算误差的控制,同时进行多次模拟分析,以求得更准确的分析结果。
复合材料结构的参数敏感性分析与性能优化策略研究
复合材料结构的参数敏感性分析与性能优化策略研究复合材料在工程领域中得到了广泛应用,其优异的性能使其成为替代传统材料的重要选择。
然而,复合材料的性能很大程度上取决于其结构参数的选择和优化。
因此,对复合材料结构的参数敏感性进行分析,并针对分析结果制定合理的性能优化策略,对于提高复合材料的应用性能具有重要意义。
在复合材料结构参数敏感性分析方面,可以采用多种方法和工具。
一种常用的方法是有限元分析,通过建立复合材料的有限元模型,分析各个结构参数对材料性能的影响。
这一分析方法可以通过调整参数值,分析不同参数取值对材料的影响程度,以确定哪些参数对性能影响最大。
此外,还可以运用统计学方法进行参数敏感性分析。
通过构建合适的统计模型和设计实验,可分析各参数对复合材料的主要影响因素,并对参数的敏感性进行排序。
通过这种方法,可以有效地确定关键参数和次要参数,进而确定优化方向和策略。
对于参数敏感性分析的结果,进一步的研究需要根据不同复合材料的具体性质和应用需求,制定相应的性能优化策略。
其中,一种常见策略是优化各个参数的取值范围。
通过确保各参数在合适的范围内,使复合材料能够发挥最佳的性能。
此外,还可以通过参数的逐步调整和优化,进一步提高材料性能。
另一种性能优化策略是材料的组分优化。
复合材料由多种成分组成,不同成分的选择和比例决定了材料性能的优劣。
通过研究各组分的性能特点和相互作用,可以确定最佳的组分组合,以达到优化材料性能的目的。
除了组分的优化,还可以通过改变复合材料的微观结构来提升其性能。
例如,可以调整纤维的排列方式和长度,改变纤维表面的处理方法,以及优化基质的形态和性能,从而实现性能的提升。
此外,还可以借助模拟和仿真的方法,对优化策略进行验证和评估。
通过建立复合材料的数值模型,并进行仿真分析,可以预测不同优化策略的效果,为最终的优化方案提供科学依据。
需要注意的是,复合材料结构参数敏感性分析与性能优化策略研究是一个复杂的课题,需要多个学科的交叉和合作。
高层框架核心筒结构剪力墙敏感性分析与优化设计
第50卷增刊建筑结构Vol.50 S2高层框架核心筒结构剪力墙敏感性分析与优化设计崔勇1,王杨2,罗兆奇1(1 中海企业发展集团上海公司,上海200092;2 中海企业发展集团有限公司,深圳518000)[摘要]有关房屋造价数据表明,结构造价占房屋建安总造价的25%左右,其比例与建造地域、建筑功能以及建筑的平面形状有关,尤其与房屋建筑高度关系密切。
在高层建筑生命周期,结构建造阶段碳排放占很大比例。
因此,无论是经济层面,还是环保层面,结构材料的有效利用都显得格外重要。
基于等增量敏感性分析方法,以实际高层建筑工程在地震作用下的层间位移角为约束条件,对其核心筒剪力墙构件进行了优化。
研究结果表明,该方法在约束冗余度过度的情况下可以有效降低结构材料用量。
该优化方法同样适用于其他构件尺寸的优化。
[关键词]结构优化;等增量敏感性;层间位移角;核心筒中图分类号:TU972 文献标识码:A 文章编号:1002-848X(2020)S2-0066-05Sensitivity analysis and optimization design of shear wall of high-rise frame core tube structureCUI Yong1, WANG Yang2, LUO Zhaoqi1(1 China Overseas Development Group Co., Ltd. Shanghai, Shanghai 200092, China;2 China Shipping Development Co., Ltd., Shenzhen 518000, China)Abstract: The relevant housing cost data show that the structure cost accounts for about 25% of the total construction and installation cost of the house, and its proportion is related to the construction area, building function and the plane shape of the building, especially the building height. In the life cycle of high-rise buildings, carbon emissions in the construction stage account for a large proportion. Therefore, whether it is economic level or environmental protection level, Effective utilization of structural materials is particularly important. In this paper, based on the constant increment sensitivity analysis method, the core tube shear wall members of a high-rise building are optimized with the inter story displacement angle as the constraint condition. The results show that this method can effectively reduce the amount of structural materials in the case of excessive constraint redundancy. This optimization method is also suitable for the size optimization of other components.Keywords: structure optimization; high rise building; constant incremental sensitivity; core tube0引言在建筑行业,结构优化与碳排放和造价控制直接相关,相关研究一直是土木行业的热点。
损伤容限技术在整体壁板设计中的应用
损伤容限技术在整体壁板设计中的应用随着建筑结构工程技术水平的不断提高,人们对于建筑安全的要求也越来越高。
而整体壁板作为一种新型建筑材料,其运用在建筑物的外墙中,能有效地提高建筑物的保温性能和隔音性能。
在使用这种材料的时候,设计师通常会考虑损伤容限技术在整体壁板设计中的应用,这不仅能保证外墙的稳定性,还能增加材料的使用寿命,从而提高建筑物的整体安全性。
损伤容限技术是指在设计结构时,将一定范围内的损伤和破坏考虑在内,从而确保结构在一定程度上仍能发挥功能并保证结构的稳定性。
在整体壁板设计中,如果没有考虑到损伤容限技术,可能会导致整体壁板在受到外力时易产生损坏,从而影响整个建筑物的安全性和稳定性。
因此,在整体壁板的设计中,应采用损伤容限技术,即在材料的设计中考虑到其在一定程度内可以承受的损伤程度。
在设计标准中需要考虑到设计材料的强度、硬度、粘性、韧性等特性,根据材料特性确定其可承受的损伤范围,然后在设计过程中考虑一定的冗余,在设计中引入变化因素,以确保整体壁板在外力作用下不至于突然失效。
具体操作方式可以采用双层壁板设计,即以外墙温度抗压、抗弯的角度设计外壁板,同时在内壁板中设计加强筋,以保证内壁板的稳定性和可靠性。
同时,在设计过程中需要考虑到整体壁板的变形程度,以及其变形后的强度和稳定性。
这些都需要在设计标准中有所考虑与规范。
在此基础上,设计师还可以选择更为先进的损伤容限技术来确保整体壁板的安全性。
例如,可以采用智能材料,或利用传感器技术,能够对外部压力的变化进行实时监测和反馈,从而及时对整体壁板进行调整和维护。
这样可以更好地保证整体壁板的稳定性和安全性,增加其使用寿命,同时提高建筑物的整体性能。
此外,还需要考虑到整体壁板的维护与保养问题。
设计师可以在设计中考虑到材料的易清洁性和耐久性、抗紫外线等特性,以减少维修与保养的工作量。
总之,损伤容限技术在整体壁板设计中是一项不可或缺的重要技术。
只有在设计和施工中严格遵守设计标准和施工规范,并考虑到整体壁板的损伤容限和维护问题,才能保证建筑物的稳定性和安全性。
素混凝土材料的SHPB实验及其参数敏感性与不确定性分析
素混凝土材料的SHPB实验及其参数敏感性与不确定性分析混凝土材料是最重要的工程结构建筑材料之一。
由于混凝土结构在使用过程中经常承受动态冲击荷载,混凝土材料的动态力学性能一直是工程结构研究关注的重要课题。
SHPB实验设备是被广泛用于测试各种材料动态力学性能的实验设备。
然而,在混凝土材料的SHPB实验中,许多参数存在着不确定性,这些不确定性会对实验结果造成重要影响。
本文首先开展了素混凝土材料的SHPB实验,通过对实验数据的分析验证了实验的有效性;其次,建立了数值模型并把数值模拟的结果与实验结果进行对比,验证了数值模型的有效性;然后,基于数值模型对素混凝土材料SHPB实验中的端面摩擦效应参数进行了敏感性与不确定性分析;最后,基于数值模型对素混凝土材料SHPB实验中的整体参数进行了敏感性与不确定性分析。
本文的主要研究工作如下:(1)完成了两种强度的素混凝土材料在3种应变率下的SHPB实验,并通过实验数据分析对实验的有效性进行了验证。
首先,介绍了SHPB实验装置的主要组成部分、基本原理;其次,描述了两种强度的素混凝土材料的制备过程;然后,完成了两类素混凝土材料在3个应变率下的SHPB实验,通过对实验记录的波形进行三波分析验证了实验的有效性,得到了6种工况下素混凝土材料的应力-应变曲线和对应的应变率;最后,分析了材料强度和应变率对动态力学性能的影响,包括动态抗压强度、动态吸能特性、破坏模式和高速摄像下的裂纹扩展。
(2)建立了素混凝土材料SHPB实验的数值模型,并通过与实验对比验证了模型的有效性。
首先,建立了与本文实验尺寸相同的SHPB实验的数值模型;其次,介绍了用于模拟素混凝土材料的Drucker-Prager材料模型参数的意义及其取值;最后,对数值模型进行求解和分析,分析了压杆中应力波的传播过程,验证了应力波传播的一维性,对比了数值模拟和实验得到的三个波形,验证了加载过程的一致性,对比了6种工况下数值模拟和实验得到的应力-应变曲线,验证了数值模型的有效性。
几何构型设计对结构细节疲劳寿命敏感性分析
几何构型设计对结构细节疲劳寿命敏感性分析
党堃;弓云昭
【期刊名称】《今日制造与升级》
【年(卷),期】2024()4
【摘要】整体壁板结构已经广泛用于飞机设计。
与常规组装型壁板设计相比,整体壁板的疲劳裂纹萌生寿命具有明显优势。
但在实际应用过程中,如何快速地对整体壁板的几何参数与疲劳性能进行设计,提高整体壁板结构的疲劳寿命,已经成为飞机设计人员关注的主要问题。
文章从整体壁板概念设计模型入手,聚焦影响疲劳因素的主要参数,讨论了几何构型设计对应力水平的敏感性,形成了简易的整体壁板应力水平与几何参数对应公式,为设计人员提供理论指导。
【总页数】3页(P19-20)
【作者】党堃;弓云昭
【作者单位】中国飞机强度研究所
【正文语种】中文
【中图分类】V267
【相关文献】
1.金属材料超长寿命疲劳行为及其微结构敏感性
2.考虑几何特征与载荷敏感性的航空发动机结构件疲劳寿命预测模型
3.风力机叶片尾缘几何与结构构型对尾缘胶接剪切疲劳性能的影响研究
4.地铁深基坑明挖施工技术研究及风险分析
5.飞机结构螺栓连接细节疲劳断裂失效机制与寿命分析
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复合材料加筋壁板设计、分析与试验
复合材料加筋壁板设计、分析与试验研究摘要由于复合材料加筋壁板结构具有整体成型性好、承载效率高、连接件数量少等诸多优势,所以在直升机/飞机的结构上获得了广泛的应用。
本文主要针对典型纵向加筋壁板开展了设计、分析、工艺及试验研究,采用理论分析和试验研究相结合的方法,对两种典型加筋壁板的承载能力进行分析和验证。
研究表明,在重量相同的情况下,T型加筋壁板比泡沫填充帽型加筋壁板有更高的承载能力。
研究中开发应用了全新的复合材料非线性屈曲分析方法,为复合材料加筋壁板结构承载能力预测提供了一种新途径。
研究成果为复合材料加筋壁板的设计提供了依据,为复合材料在未来中、重型直升机主承力结构上的应用储备了技术。
关键词:复合材料设计;加筋壁板;非线性屈曲;层压壁板;泡沫填充Key words The design of composite , stiffened panel, nonlinear buckling, laminated panels, foam filled1 引言先进复合材料在直升机/飞机结构上得到了广泛的应用,有效地减轻了结构重量,提高了其技战术性能。
采用先进复合材料的程度已成为衡量航空武器装备是否先进的重要标志之一。
国外军用飞机复合材料的用量占结构总重量的25%~40%左右,民机达10%~50%,直升机则高达60%以上,甚至出现了全复合材料的轻型直升机。
国内复合材料在航空武器装备上的应用,已从试用逐步转向批量生产,在研型号、在役改进型均将扩大复合材料用量。
在传统的航空航天结构中,由金属蒙皮及纵横向加强件构成的壁板是最常见的结构件,随着碳纤维、芳纶、玻璃纤维及高性能树脂等材料工业及制造技术的进步,复合材料已逐步进入航空航天领域,成为金属材料的替代品,其发展过程又经历了从次要结构到主要结构,从玻璃纤维增强材料到碳纤维、芳纶增强材料,从军用飞机到民用飞机。
层压壁板是应用最普遍的结构件之一,如F-16垂尾壁板、AV-8B机翼与水平尾翼壁板、F-18垂尾壁板,民用飞机Boeing737平尾壁板、L-1011垂尾壁板,A320平尾及垂尾壁板及ATR72机翼壁板等。
敏感性分析在公共机构保温材料选择与经济性分析中的应用
敏感性分析在公共机构保温材料选择与经济性分析中的应用丁研;杨钒;王朝霞
【期刊名称】《暖通空调》
【年(卷),期】2018(48)11
【摘要】为了研究公共机构围护结构保温材料的节能效果以及经济性,以天津某公共机构为原型建立仿真模型,采用DesignBuilder能耗模拟软件对该模型进行全年能耗计算,分析其在不同气候区下保温层的厚度和材质对建筑能耗的影响,通过动态投资回收期选择最佳厚度,在此基础上对各保温层材质进行初投资的单因素敏感性分析,作为保温材料选择的依据.结果显示,对于严寒地区公共机构而言,外墙保温层宜采用EPS材质,屋面保温层宜采用XPS材质;寒冷地区屋面外墙宜采用PUR材质;夏热冬冷地区屋面外墙宜采用XPS材质;夏热冬暖地区宜采用加气混凝土作为基础结构,并不宜采用外墙和屋面保温技术.
【总页数】8页(P79-86)
【作者】丁研;杨钒;王朝霞
【作者单位】天津大学;天津大学;天津大学
【正文语种】中文
【相关文献】
1.保温装饰一体板在公共建筑节能改造中的应用 [J], 吴季岭;刘明;
2.节能材料选择在建筑外墙保温施工中的应用 [J], 杨武轩;曾梦瑶;郝洁
3.膨胀玻化微珠自保温体系在公共建筑中的应用 [J], 董晨鹏;曹明
4.改进的层次分析法和灰色关联分析在寒区隧道保温材料选择中的应用 [J], 何佳
5.价值工程在外墙保温材料选择中的应用 [J], 韦毅
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水泥稳定碎石本构模型参数侵爆数值模拟参数敏感性分析硕士论文
水泥稳定碎石的动态本构模型及其在侵爆数值模拟中的运用【关键词】水泥稳定碎石; 本构模型参数; 侵爆数值模拟; 参数敏感性分析;【英文关键词】Cement treated macadam; The parameters of constitutive model; Numerical simulation of penetration-explosion; Parameter sensitivity analysis;【中文摘要】机场跑道多层结构在承受动能弹侵彻爆炸加载条件下的动态响应过程研究具有重要的战略意义。
水泥稳定碎石作为构建机场跑道多层结构的一种基层材料,其动态本构关系是研究弹体侵彻和爆炸加载下跑道整体破坏效果的重要基础内容之一。
本文针对多层结构侵爆毁伤效应数值模拟需求对水泥稳定碎石材料动态本构关系进行了一些探索研究工作。
主要内容包括: 通过对水泥稳定碎石材料构成成分分析,发现其与水泥混凝土成分之间具有相似性,从而提出水泥稳定碎石可采用水泥混凝土的本构模型进行描述,两者的性能差异可以用单轴抗压强度这一指标来表征。
确定了将单轴抗压强度归一化的RHT模型。
通过对RHT模型进行详细分析,将众多参数分为三类,得出一套方法确定水泥稳定碎石模型各个参数的取值。
为了进行参数敏感性分析,利用AUTODYN软件建立介质内部装药爆炸的计算模型,通过与实验数据对比验证了模型合理性。
模拟了碎石在爆炸加载情况下破坏过程。
选取损伤面积作为破坏程度的量化指标,利用图像处理软件得到损伤面积,通过改变单一参数的办法,得到了爆炸过程中各个参数的敏感性表。
最后建立了侵爆全过程的计算模型,并将得到的水泥稳定碎石RHT模型运用于侵爆弹作用下多层介质毁伤效应的数值...【英文摘要】It is of strategic important to study on the responses of multi-layer structure of the airport runway under dynamic loads of penetration and explosion. The dynamic constitutive relation of cement treated base courses is an important component of the study on damage effects for anti-runway penetrating-exploding submunition. In order to meet demand of numerical simulation of penetration-explosion damage effect on the multi-layer structure, dynamic constitutive relation of cement stabilized macadam material wa...摘要8-9ABSTRACT 9第一章绪论10-201.1 研究背景10-111.2 侵彻爆炸研究进展11-171.2.1 侵彻过程研究方法与手段11-141.2.2 爆炸过程研究方法与手段14-171.3 水泥稳定碎石力学性能研究现状17-181.4 本文主要内容18-20第二章水泥稳定碎石材料性能及动态本构关系20-272.1 基本性能分析20-232.1.1 水泥稳定碎石性能细观分析20-212.1.2 影响水泥稳定碎石性能的因素21-232.2 水泥稳定碎石的力学特性23-242.3 本构模型的确定24-27第三章RHT 本构模型基本理论及其参数确定方法27-363.1 RHT 模型基本理论27-303.2 参数确定方法30-363.2.1 物态方程基本参数的确定30-333.2.2 由混凝土的参数外推出部分水泥稳定碎石参数33-343.2.3 利用文献数据得出其余参数34-353.2.4 水泥稳定碎石的RHT 本构模型参数35-36第四章参数敏感性分析及侵爆全过程模拟36-534.1 AUTODYN 程序介绍36-384.2 爆炸模拟方法有效性验证38-434.2.1 实验介绍384.2.2 计算模型38-404.2.3 计算结果与分析40-434.3 参数敏感性分析43-494.4 机场跑道侵爆破坏全过程的数值仿真49-534.4.1 计算模型描述49-514.4.2 计算结果分析51-53第五章总结与展望53-545.1 全文总结535.2 工作展望53-54致谢54-56 参考文献。
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第2 9 卷 第4 期
2 0 1 3年 8月
哈 尔 滨 商 业 大 学 学 报 (自然科 学版)
J o u r n a l o f Ha r b i n Un i v e r s i t y o f Co mme r c e( Na t u r a l S c i e n c e s Ed i t i o n)
结 构 的 蒙皮 裂纹 尖端 应 力 强度 因子 , 分 析 了凸 台和 筋 条 对 结 构 止 裂 特 性 的 影 响 ; 随后 根 据 线 弹性 断 裂 力 学理 论 , 计 算 了结 构 的 剩余 强度 , 并 分 析 了 凸 台和 筋 条 的 存 在 对 结 构 剩 余 强 度 的 影 响. 为 了分
A u g . 2 0 1 3
整 体 壁 板 参 数化 设计 与敏 感性 分 析
王 雯 , 王生楠 , 苏 毅
( 西北工业大学 航空学 院 , 西安 7 1 0 0 7 2 ) 摘 要: 对 整体 壁 板 的止 裂特 性 和损 伤 容 限 性 能进 行 了计 算 和 分 析 . 应 用参 数 化 有 限元 技 术 , 得 到 该
Abs t r a c t : Cr a c k a r r e s t a n d d a ma g e t o l e r a n c e p e fo r r ma n c e o f i n t e g r a l p a n e l we r e c a l c u l a t e d
W ANG We n,W ANG S h e ng — n a n,S U Yi
( S c h o o l o f A e r o n a u t i c s , N o r t h w e s t e r n P o l y t e c h n i c a l U n i v e r s i t y , X i ’ A n 7 1 0 0 7 2, C h i n a )
t u r a l r e s i d ua l s t r e n g t h c u r v e s . Th e s e c u ve r s p r o v i d e a me a n i n g f u l r e f e r e n c e f o r t h e i n t e g r a l
构 几何参数对该结构的敏感性 , 给 出了不同结构参数下的应 力强度 因子 曲线 , 和其 相对应的结构剩余
强 度 曲线 . 这 些 曲 线 对 整 体 壁板 的 结 构 设 计提 供 了有 意 义 的 参 考 .
关键词 : 整体壁板 ; 参数化有限元 ; 应力强度 因子 ; 结构剩余 强度 ; 敏 感性
s t r e n g t h. I n o r d e r t o a n a l y z e t h e s e n s i t i v i t y o f g e o me t r i c a l p a r a me t e r s ,t h i s p a p e r g a v e t h e s t r e s s i n t e n s i t y f a c t o r c u r v e s o n di f f e r e n t s t r u c t ur a l p a r a me t e r s a n d t h e i r s c o r r e s p o n d i n g s t uc r —
a n d a na l y z e d . By t h e u s e o f p a r a me t r i c in f i t e e l e me n t t e c h n o l o g y, c r a c k t i p s t r e s s i n t e n s i t y f a c t o r s o f s k i n we r e g o t 。t h e i n f l u e n c e o f b o s s a n d r i b o n s t r u c t ur a l c r a c k a r r e s t c h a r a c t e r i s t i c s
中图 分 类 号 : V 2 1 5 . 6 文献标识码 : A 文章编号 : 1 6 7 2— 0 9 4 6 ( 2 0 1 3 ) 0 4— 0 4 8 8— 0 5
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