找形分析

摘要： 通过介绍贝叶斯优化算法具有不需要目标函数、计算搜索快速、占用计算资源小等特点,并结合某项目雨篷的树形柱空间结构优化算例,阐述贝叶斯优化算法的优势。结果表明:贝叶斯优化算法结合参数化设计在对结构体系、受力状况复杂的结构进行优化时,相比其他优化算法,具有非常大的优越性。

摘要： 苏州某水乐园由钢屋盖部分和跨街桁架部分组成,屋盖为大跨异形自由曲面网壳结构,长158m、跨度76m、高20m;跨街桁架部分跨度为30m。通过找形分析,在兼顾建筑造型的同时选取结构性能更优的曲面形态;钢屋盖采用单双层网壳结合的形式,在形成76m无柱大空间的基础上,保证经济性及使用功能。另外,对结构进行了一般静力分析、关键构件中震弹性分析、二阶P-Δ弹性分析、屈曲分析、双非线性稳定分析、支座位移罕遇地震时程分析以及节点有限元分析,在符合规范要求的前提下,充分保证了结构的安全。

摘要： 首先提出了特征值屈曲分析对于树状结构找形前后整体稳定性的影响,计算结果表明在特征值屈曲分析下,树状结构在找形前后整体稳定性没有发生明显变化,一阶屈曲模态较为相似.在此基础上,又对树状结构进行非线性屈曲分析,研究结果表明,找形后的树状结构的整体稳定性远高于找形前.

摘要： 针对高收纳比轻型可展天线的工程需求,提出了一种口径为0.5 m、收纳尺寸为1.5 U(10 cm×10 cm×15 cm)、质量小于0.5 kg的X波段抛物面缠绕肋可展天线结构.抛物反射面由缠绕肋、金属反射网和网面边索3部分组成,其中缠绕肋既是反射面展开的驱动元件,又是金属反射网的固定边界.缠绕肋截面采用C型截面.对C型截面不锈钢肋条的缠绕过程进行近似理论分析以及有限元数值分析,验证了缠绕肋在缠绕过程中处于弹性状态.根据X波段反射面型面精度要求,选定缠绕肋数量为16根,反射面焦径比为0.45.考虑缠绕肋变形及金属反射网均匀张拉,对反射面进行迭代找形分析,利用遗传算法对反射面型面精度进行优化设计,得到缠绕肋形状最优曲线方程.制作2台可展天线试验样机,分别进行了振动台试验前后反射面重复展开型面精度测试,得到反射面RMS值变动范围为0.8～1.0 mm,重复精度良好.

摘要： 针对柔性空间索网天线的非线性特点,建立了基于参变量变分描述索网拉压非线性和共旋列式描述几何非线性的有限元控制方程,应用Lernke与改进牛顿法进行求解.通过对索网预张力平衡计算,证明改进牛顿法比Newton-Raphson法具有更强的收敛能力.进一步将力密度法迭代原理与有限元法结合应用于索网天线的非线性找形分析中,获得了理想的索网构型.本文的索网找形方法可广泛应用于空间索网天线结构的设计.

摘要： 随州高铁站主体结构采用"伞状单元体"索膜结构,为实现随州高铁站站房中"伞状单元体",提出了一种大曲率索膜协同作用伞状单层ETFE膜结构方案.首先根据建筑方案,提出2种不同的布索方案.采用小弹性模量法对索膜进行协同找形分析,并对预应力态和荷载态下的索膜结构进行计算分析,对比了不同布索方案、不同膜厚度的ETFE膜结构的膜面应力、索力等.研究表明,小弹性模量法适用于单层ETFE与索网协同找形分析,大曲率索膜协同作用ETFE膜结构可用于实际工程,本工程选用布置5道横向索时,索膜结构应力均匀,满足设计要求.

摘要： 结合现有景区人行悬索桥的研究和建设情况,首先介绍景区人行悬索桥的特点及应用,其次介绍人行悬索桥的结构分类及受力特点,分别从荷载取值、缆索选用、找形分析、人致振动问题、节点设计和桥面板设计六个方面对人行悬索桥设计的关键技术问题提出归纳和建议。结果表明:主缆和抗风缆可按顺序分别找形,避免同时调整两类缆索;现有规范考虑到的自振频率区间未包含实际频率,已不能满足大跨度人行悬索桥设计的需要,应对大跨度人行悬索桥的频率敏感范围进行研究;吊索与主缆及桥面的连接节点是当前设计中常被忽略的薄弱环节,应根据索内力和应力幅进行节点设计和疲劳验算;最后给出了玻璃桥面板设计的5项建议。

摘要： 根据平面两杆张拉整体结构的特点,建立了可展机构单元的结构简化模型.在此基础上,以简化的平面两杆张拉整体结构作为可展单元提出了一种可展机构.利用最小势能法对两杆张拉整体结构进行找形分析,给出了可展单元中的几何尺寸关系.对确定尺寸的可展机构进行运动学分析,通过ADAMS仿真软件对可展机构进行运动学仿真,将理论计算与仿真结构进行对比,以验证结构的合理性.最后,设计制造了可展机构模型,并进行实物展开实验,验证了模型展开与收拢过程的有效性.

摘要： 充气膜结构本身需要通过压差作用才能形成完整的结构,从而具备一定的刚度来支撑自重和外载荷.为加强结构的承载能力,通常会增设强度更大的索结构进行调整.对于充气式索膜结构,找形分析在形状设计和优化中具有十分重要的作用,而压差对结构的形态分布有显著的影响,是找形分析中的重要因素.针对充气式索膜结构受压差作用的特点,基于非线性有限元找形方法,提出压差预置法的概念,并且与节点平衡法相结合来实现优化.在此基础上,针对飞艇索膜结构的具体设计要求,提出了多目标优化的找形分析方案,先结合使用压差预置法和节点平衡法,寻找出满足索和膜结构的应力比值的几何外形;然后,通过等比例缩放的方法调整大小,最终得出满足设计体积大小的几何形状.结果表明,采用该方法找形后的索的应力为找形前的2倍,更加充分的发挥了增强索的承载作用,同时,膜的最大应力有所降低,应力分布更加均匀,整体结构的承载能力得到了加强,对于解决实际工程问题具有重要的参考意义.

摘要： 索网体系在无张力状态下不具备承载所必需的形态和刚度,本文基于力密度法的相关理论,结合天津某办公楼项目的异型曲面索网,基于力密度法运用matlab编程在给定建筑形态下进行找形找力,并对找形后的结构形态使用midas gen进行了验算分析,分析结果表明找形后索网变形到了有效控制,效果良好.力密度法很好地适用于柔性索网结构找力找形分析.

摘要： 本文结合某大跨度钢屋盖的结构设计,采用数值逆吊法对不规则边界条件的单层网壳进行找形分析.基于找形的合理曲面和"薄膜"主应力方向建立网壳模型,分析了结构的动力特性、构件内力、结构变形和稳定性能.分析表明:数值逆吊法找形的曲面合理,该单层网壳结构的承载能力、刚度和稳定性满足设计要求.此外,本文分析了曲面形状和曲面矢高对网壳受力的影响,说明了曲面形态优化的重要性,该单层网壳的受力性能随着曲面矢高的增大而提高.

摘要： 张拉整体是一种由若干受压杆与受拉索组成的稳定自平衡张力结构体系.基于经典半八面体张拉整体的几何与拓扑关系,结合平衡矩阵奇异值分解技术,对半规则张拉整体单元进行了找形分析,归纳了几何变换后的设计公式,得到单元自应力模态、机构位移模态,并验证了其几何稳定性.基于此单元构型,给出了环形张拉整体结构的构造方法以及结构整体可行预应力.以环形张拉整体结构作为周边环梁,中部引入葵花型索穹顶与之无缝对接,构建了真正意义上实现全张力自平衡的新型索杆张力结构体系.最后通过实物模型制作对该结构体系的可行性进行了进一步验证.此研究丰富了现有张拉整体的结构形式,并将促进张拉整体在实际工程中的应用.

摘要： 索膜结构是一种全新的建筑结构形式,在国内外建筑结构领域得到广泛应用.本文介绍了膜结构体系的分类及特点,对张拉索膜结构理论基础、找形分析、荷载分析、裁剪分析进行了系统的阐述.简述了国内外经典的索膜结构建筑,并且对今后索膜结构的研究及发展方向进行了一定的展望.

摘要： 大跨度空间结构融建筑之美与力学之美于一体,往往是一个地方的标志性建筑.大跨度空间结构的飞速发展使建筑结构形式更加多样,跨度不断增大,已有专家学者开展了千米级城市穹顶的探索.本文借鉴斜拉桥与张弦结构的成功经验,针对超大跨度结构提出了一种新型斜拉张弦结构体系.该结构是由巨型网格结构、塔柱、拉索、撑杆组合而成的杂交空间结构.本文采用满应力设计原则进行结构构件截面设计，其基本原理是给定截面库，所有构件根据内力结果和长细比限制进行截面选择。目的是在一定的应力比下分析结构的力学性能和经济性能。斜拉张弦结构是一种新型的800m超大跨结构体系，充分利用了拉索高强度的特点，对刚性结构提供了弹性支承，提高结构的性能，减小了主体部分的钢材用量。利用逆迭代法对结构拉索进行了找形分析，通过反复迭代得到拉索初始预应力，结果表明该方法达到预期目标，有效的控制了结构在初始态的位移。初步分析表明，结构具有较好的竖向刚度，结构自振频率较低，有待于进一步深入的研究。

摘要： 本文对三种典型拓扑形式的平面环形张拉整体结构进行了找形分析和研究.根据结构的环向对称性,三种拓扑形式的平面环形张拉整体结构均包含6类单元,其中粗实线代表压杆,细实线代表拉索.这里将5类拉索分别命名为第一、第二、第三、第四和第五类索.本文给出了空间环形张拉整体结构找形的基本思路：因为环形张拉整体结构具有环向对称性，每两个连续的张拉整体单体为一个最小可重复单元，称为基本单元。故在求解整个结构的可行预应力模态时，只需求得第一个基本单元的可行预应力模态即可，其他基本单元的预应力模态与第一个基本单元相同。

摘要： 气撑式张弦梁结构是由瑞士Airlight.Ltd总工程师Mauro Pedretti博士提出的一种新型结构体系,其结构组成主要有三部分:刚性上弦杆、柔性下弦索以及中部低压充气气囊.该结构结合了传统张弦梁以及气肋式结构的有点,即实现拉压分离,轻质高强.同时避免了传统张弦梁的撑杆受压稳定和气肋式结构的高压等问题.利用改进的逆迭代法进行找形分析后，初始态上弦与设计给定位形最大相对误差只有0.67%，可以有效将初始位移控制在建筑误差允许范围内，并且可以准确给出各构件零状态的放样几何。找形后初始态结构上弦最大负弯矩减小，并且弯矩分布较未经找形时要均匀，这使得结构的初始拱效应降低，计算结果表明，在本文给出的例题中结构承载力降低了22.24%。对于结构设计来说，这是不容忽视的。因此，在对气撑式张弦结构进行荷载态分析前，先进行找形分析是必要的。

摘要： 为了解内凹形轮辐式张拉结构的受力性能,建立内凹形结构体系的初始预应力与构型的近似关系,实现结构的初始预应力快速估算,采用参数化设计软件并编制的找形分析插件,找到合理的结构形态和预应力分布.同时对结构基本体系的关键参数进行分析,得出关键参数的合理取值范围.分析结果表明,索桁架的上、下径向索在控制矢跨比的条件下可以采用悬链线、抛物线和圆弧线;根据建筑造型和受力性能分析,在实际工程中建议索桁架的上、下径向索采用抛物线;结构上径向索的矢跨比合理取值范围为1/40～1/20,下径向索的矢跨比合理取值范围为1/40～1/30;内凹形轮辐式张拉结构径向索桁架合理取值为32～44榀;结构外压环与上、下内拉环的高差比值c1/c2合理取值范围为1.0～1.5,在该取值范围内,上、下径向索的预应力值相差在30％以内,结构内力分布比较均匀,刚度较好.

摘要： 长春龙嘉机场高速公路东收费站罩棚,为桅杆支承式张拉索膜结构.建筑平面尺寸长248.3m,宽73.4m,罩棚最大跨度为188m,膜材采用白色PTFE膜和透明ETFE膜两种.工程设计主要考虑了整体结构的找形分析,索和钢结构的构件校核,风荷载模拟和风振分析,桅杆钢结构的双重非线性稳定承载力分析.对于桅杆顶部等关键铸钢节点,进行了有限元模型分析.对于典型施工过程进行了力学分析验算.

摘要： 环形索桁结构根据车轮辐条原理演变而来,该结构体系轻质、美观,在大跨度钢结构中具有明显的优势.对该结构体系的体系构成和受力性能进行分析,根据建筑造型和受力原理对其分类,采用多种延拓手段,对结构体系进行变异和拓展,得到初步的结构体系库,以便为工程应用提供参考.同时总结环形索桁结构在国内外的应用现状,并分析典型工程案例结构体系特点,得出该结构体系的主要应用范围及其分类,并对每类结构体系的自平衡受力体系进行分析.阐述该类结构体系分析的要点,通过对找形分析、基本参数的选择与分析、施工张拉等分析要点的论述,给出环形索桁结构工程应用的基本过程以及软件应用和分析流程等分析手段,说明环形索桁结构工程应用的可行性.

摘要： 本发明公开了一种适用于索网结构找形的低索夹滑移力找形方法，所述找形方法具体为：利用迭代法不断修正力密度，得到具备低索夹滑移力的无外力索网构型；通过广义力法修正无外力索网的力密度，并将荷载引入经典力密度法进一步求解得到索网结构的可行构型。本申请以经典力密度法为基础，算法效率高，收敛性好；能使索夹部位的滑移力保持较低的程度；算法适应性好，适用于钢索布置不均匀的索网结构。

摘要： 本发明公开了一种张力结构找形找力一体化设计方法，涉及工程结构设计技术领域，其技术方案要点是：构建张力结构关联矩阵；确立自由节点力平衡方程I；确立单元力密度相互关系的方程II；确立单元力密度总体大小的方程III；确立以节点坐标为未知量的自由节点力平衡方程IV；确立以自由节点坐标为未知量的方程V：综合得到找形找力一体化方程VI：利用最小二乘法，求解找形找力一体化方程VI的近似解；更新找形找力一体化矩阵、找形找力一体化系数；反复操作，直至找形找力一体化方程VI的误差小于预设误差限值，完成找形找力。本发明不再区分“形”与“力”，可同时求解节点坐标、单元力密度，提高了复杂的张力结构找形找力处理效率。

摘要： 本发明公开了一种输电线路覆冰受力的初始找形分析方法及系统，该方法包括：将导线在整个档距内水平方向上平均划分为多个导线单元段；通过悬链线方程，确定每个导线单元节点的初始位移矢量；根据弹性模量，计算得到每个导线单元段的初始原长和弹性刚度。本发明能快速确定每个导线单元段的初始原长和弹性刚度，为采用有限元法结合动力学方程进行输电线路覆冰受力分析时，为迭代计算提供初始计算数据，提高输电线路覆冰受力分析的针对性和计算精度。

摘要： 本发明提出了一种基于有限元分析的蹦床跳布找形方法，包括以下步骤：通过APDL对跳布进行建模；定义跳布的材料属性，并为其赋值一个初始弹性模量；对跳布模型进行网格划分，网格划分采用三角形单元，映射划分的方式；将跳布的中心点利用位移约束提升0.4M；全约束跳布周边位移，将圆形跳布外侧的线全部固定；对跳布圆面施加温度载荷，通过施加温度荷载模拟预应力；更新跳布坐标，将原点坐标更新为施加温度荷载后的坐标；恢复材料的实际弹性模量；利用循环语句执行步骤(5)、(6)、(7)，共循环迭代20次；结束找形，施加实际工况荷载，求解。本发明能有效降低找形分析的工作量，并提升跳布初始状态下的几何形状的准确性。

摘要： 本发明公布了一种基于找形分析的单层平面索网玻璃幕墙自平直施工方法。本发明方法在非线性有限元施工模拟分析阶段，采用“确定单层平面索网幕墙零状态的非线性有限元逆迭代法”进行找形分析，计算得到初始状态与设计成形状态下竖索上各结点高差值，用于指导现场施工；在现场施工控制阶段，通过画标记点的方法，根据有限元施工模拟计算得到的初始状态与设计成形状态下竖索上各结点高差值确定初始状态下各结点位置（索夹位置），再利用幕墙实际自重作用使所有结点自行位移到设计成形状态位置。本发明方法可节省大量施工成本，可操作性和适用性强（尤其适用于强风或超高幕墙），降低了施工难度和玻璃在施工过程及使用阶段的破损率，减少了安全隐患。

摘要： 本发明公开一种索结构找形分析方法，包括以下步骤：1、建立索结构零状态几何模型；2、输入预应力值确定索结构初始形态；3、进行各种荷载态分析，确定是否满足规范要求；若满足规范要求，则索结构初始形态即为索结构设计形态；若不满足规范要求，则修改参数，返回步骤1，最终找到索结构设计形态；4、进行施工全过程仿真计算，得到索结构新形态；5、将索结构新形态与索结构设计形态对比，判断误差是否可以接受；若可以接受，则索结构新形态即为索结构成型态；若不可以接受，则修改参数，返回步骤1，最终找到索结构成型态；本发明既能满足规范应力、变形等要求，也能满足对索结构成型态几何位形的要求，使得索结构成型态无限接近设计要求。

摘要： 本发明涉及一种索结构有限元找形分析方法，包括以下步骤：建立折线形的索结构有限元模型，在有限元模型的折点上施加集中荷载，求解索结构在预应力以及所述集中荷载下的初始平衡状态解；在所述初始平衡状态解下，继续叠加自重和/或外部荷载，求解索结构叠加所述自重和/或外部荷载后的工作状态解；消除所述集中荷载，求解最终状态解，确定索结构形态。本发明采用折线建模，可以使得索结构的建模更加方便，而且基于折线的有限元模型得到的集中荷载作用下的初始平衡状态解，可以使得索结构初始平衡状态解的求解更高效简便，从求解得到的初始平衡解过渡到工作状态解，更便于计算在自重和/或外部荷载下的结构变形。

摘要： 本发明公开了一种输电线路覆冰受力的初始找形分析方法及系统，该方法包括：将导线在整个档距内水平方向上平均划分为多个导线单元段；通过悬链线方程，确定每个导线单元节点的初始位移矢量；根据弹性模量，计算得到每个导线单元段的初始原长和弹性刚度。本发明能快速确定每个导线单元段的初始原长和弹性刚度，为采用有限元法结合动力学方程进行输电线路覆冰受力分析时，为迭代计算提供初始计算数据，提高输电线路覆冰受力分析的针对性和计算精度。

摘要： 本发明提出了一种基于有限元分析的蹦床跳布找形方法，包括以下步骤：通过APDL对跳布进行建模；定义跳布的材料属性，并为其赋值一个初始弹性模量；对跳布模型进行网格划分，网格划分采用三角形单元，映射划分的方式；将跳布的中心点利用位移约束提升0.4M；全约束跳布周边位移，将圆形跳布外侧的线全部固定；对跳布圆面施加温度载荷，通过施加温度荷载模拟预应力；更新跳布坐标，将原点坐标更新为施加温度荷载后的坐标；恢复材料的实际弹性模量；利用循环语句执行步骤(5)、(6)、(7)，共循环迭代20次；结束找形，施加实际工况荷载，求解。本发明能有效降低找形分析的工作量，并提升跳布初始状态下的几何形状的准确性。

摘要： 本发明公布了一种基于找形分析的单层平面索网玻璃幕墙自平直施工方法。本发明方法在非线性有限元施工模拟分析阶段，采用“确定单层平面索网幕墙零状态的非线性有限元逆迭代法”进行找形分析，计算得到初始状态与设计成形状态下竖索上各结点高差值，用于指导现场施工；在现场施工控制阶段，通过画标记点的方法，根据有限元施工模拟计算得到的初始状态与设计成形状态下竖索上各结点高差值确定初始状态下各结点位置（索夹位置），再利用幕墙实际自重作用使所有结点自行位移到设计成形状态位置。本发明方法可节省大量施工成本，可操作性和适用性强（尤其适用于强风或超高幕墙），降低了施工难度和玻璃在施工过程及使用阶段的破损率，减少了安全隐患。