本文關(guān)鍵詞：考慮加強(qiáng)筋自重的板殼結(jié)構(gòu)仿生脈序生長算法研究

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【摘要】：在工程應(yīng)用中為了能以較小的質(zhì)量實(shí)現(xiàn)高承載性,經(jīng)常在板殼結(jié)構(gòu)上布置加強(qiáng)筋。然而現(xiàn)有的加強(qiáng)筋布局優(yōu)化方法得到的加強(qiáng)筋形態(tài)往往不清晰,需要一定的后處理和設(shè)計師的理解再設(shè)計。因此有必要對加強(qiáng)筋的布局進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。作為板殼結(jié)構(gòu)加強(qiáng)筋布局設(shè)計的一種新興方法,仿生脈序生長算法是通過提取自然界雙子葉植物葉脈的分布規(guī)律與成長機(jī)理而提出的一種自適應(yīng)結(jié)構(gòu)應(yīng)變能和應(yīng)力變化的加強(qiáng)筋布局優(yōu)化方法,該方法能有效處理不計加強(qiáng)筋自重的薄板結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)筋布置,但是針對工程中復(fù)雜的曲殼結(jié)構(gòu),算法采用的板單元不能模擬任意形狀曲殼結(jié)構(gòu),同時算法忽略了加強(qiáng)筋自重,因此本文以解決曲殼結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)筋布局設(shè)計為目標(biāo),計算過程考慮加強(qiáng)筋自重,對仿生脈序生長算法進(jìn)行改進(jìn),論文的主要研究內(nèi)容如下:(1)針對仿生算法不能應(yīng)用在曲殼結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)筋布局設(shè)計問題,對模擬基結(jié)構(gòu)的板單元與殼單元的區(qū)別進(jìn)行了系統(tǒng)研究,采用殼單元模擬板殼結(jié)構(gòu);同時為了提高算法的精確性,引入設(shè)計依賴性載荷,即考慮加強(qiáng)筋自重,將加強(qiáng)筋自重引入到靈敏度數(shù)中,推導(dǎo)變載荷靈敏度數(shù)作為脈序生長準(zhǔn)則,為算法的改進(jìn)奠定理論基礎(chǔ)。(2)為了提高算法工程應(yīng)用性,采用數(shù)值計算能力強(qiáng)的FORTRAN語言對算法進(jìn)行編譯,有限元分析部分用軟件實(shí)現(xiàn),與成熟有限元軟件ANSYS實(shí)現(xiàn)相互調(diào)用;通過設(shè)置加強(qiáng)筋局部坐標(biāo)系來保證加強(qiáng)筋截面方向。(3)為了驗(yàn)證算法的可行性,對考慮加強(qiáng)筋自重的仿生脈序生長算法分別進(jìn)行經(jīng)典算例和油底殼算例研究,并對結(jié)果加強(qiáng)筋布局構(gòu)型進(jìn)行應(yīng)變能和應(yīng)力分析,為了驗(yàn)證算法的合理性,將得到的加強(qiáng)筋結(jié)果與原算法和變密度的拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果進(jìn)行比較。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB12;TB17

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本文編號：1143892