剛架和板殼結(jié)構(gòu)都具有自重輕、造價(jià)低和施工簡單等特點(diǎn),在工程中得到了各種形式的應(yīng)用。為了適應(yīng)現(xiàn)代靶場技術(shù)的發(fā)展,大型光機(jī)結(jié)構(gòu),如大型光電經(jīng)緯儀,其光學(xué)系統(tǒng)的主要支撐結(jié)構(gòu)通常采用焊接剛架板殼結(jié)構(gòu)。本文針對采用空心鋼管焊接成剛架結(jié)構(gòu)再在外部蒙薄鋼板的結(jié)構(gòu)制備方案,結(jié)合拓?fù)鋬?yōu)化方法對剛架和殼體耦合結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。以大型光電經(jīng)緯儀的轉(zhuǎn)臺為例,根據(jù)最優(yōu)拓?fù)浣Y(jié)果進(jìn)行光電經(jīng)緯儀轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本文的主要工作如下:針對離散拓?fù)鋬?yōu)化方法中的基結(jié)構(gòu)法和連續(xù)體拓?fù)鋬?yōu)化方法中的密度法,就兩者的產(chǎn)生及研究發(fā)展方向、難點(diǎn)及存在的問題進(jìn)行闡述歸納。針對剛架和殼體結(jié)構(gòu)的有限元分析,分別選取三維歐拉梁單元（3D Euler Beam）和三維殼體單元（Ressner-Mindlin Shell）,并通過約束相同空間位置節(jié)點(diǎn)自由度的方式模擬焊點(diǎn)。針對工程問題形狀復(fù)雜、不規(guī)則的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了基于幾何及網(wǎng)格在非凸區(qū)域生成初始基結(jié)構(gòu)的方法。利用分級生成基結(jié)構(gòu)的方式,直接將已有邊界作為碰撞檢測的標(biāo)準(zhǔn)避免二次建模,簡化了過程并使得桿件識別更加準(zhǔn)確。實(shí)現(xiàn)了任意多邊形設(shè)計(jì)區(qū)域在不同網(wǎng)格類型劃分下基結(jié)構(gòu)的分級/全連接方式的構(gòu)建�；赟IMP法的剛... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)吉林省

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【圖文】：

j取不同值時(shí)的拓?fù)浣Y(jié)果

[38]。圖2.2 拉壓變形狀態(tài)下的節(jié)點(diǎn)位移、節(jié)點(diǎn)載荷、單元內(nèi)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)及節(jié)點(diǎn)載荷[38]Figure 2.2 Displacements, forces, coordinate and internal force in tension and compression

基于剛架和殼體耦合結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)研究14圖2.4 彎曲變形狀態(tài)下的節(jié)點(diǎn)位移、節(jié)點(diǎn)載荷、單元內(nèi)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)及節(jié)點(diǎn)載荷[38]Figure 2.4 Displacements, forces, coordinate and internal force in bending平衡方程為：- EI 0(2.7)通過構(gòu)造單元可得到單元剛度矩陣：2 232 212 6 12 66 4 6 212 6 12 66 2 6 4l lEIl l l lKll ll l l l (2.8)K f(2.9)對于三維空間歐拉梁單元，其變形模式為以上三種變形的組合。故分別建立三種變形的剛度特性矩陣，進(jìn)行拼裝后得到梁單元在該變形下的組合剛度特性矩陣�？梢缘玫骄植孔鴺�(biāo)系下單元剛度矩陣33223 2 33 2 32 22 2120120 00 0 06 40 0 06 40 0 0 0[ ]0 0 0 0 012 6 120 0 0 0 012 6 120 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 06 2 6 40 0 0 0 0 0 06 2 6 40 0 0 0 0 0 0 0xyy yx xex x xy y yy y y yx x xEAlEIlEIlGJlEI EIl lEI EIl lkEA EAl lEI EI EIl l lEI EI EIl l lGJ GJl lEI EI EI EIl l l lEI EI EI EIl l l xl (2.10)其中單元節(jié)點(diǎn)位

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]大型光電經(jīng)緯儀轉(zhuǎn)臺的一種輕量化設(shè)計(jì)[J]. 傘曉剛,王晶,薛育.  長春理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2010(04)
[2]同時(shí)滿足剛度和強(qiáng)度約束的框架拓?fù)鋬?yōu)化[J]. 杜家政,隋允康,郭英喬.  計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào). 2008(03)
[3]改進(jìn)的基于AABB包圍盒的碰撞檢測算法[J]. 高玉琴,何云峰,于俊清.  計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì). 2007(16)
[4]結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化的發(fā)展及其模型轉(zhuǎn)化為獨(dú)立層次的迫切性[J]. 隋允康,葉紅玲,杜家政.  工程力學(xué). 2005(S1)
[5]基于ICM方法的剛架拓?fù)鋬?yōu)化[J]. 隋允康,任旭春,龍連春,葉寶瑞.  計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào). 2003(03)

博士論文
[1]基于接觸和振動仿真的經(jīng)緯儀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及輕量化研究[D]. 謝軍.中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 2017
[2]桁架結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化的理論與應(yīng)用研究[D]. 高閣.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2017
[3]1m口徑光電經(jīng)緯儀關(guān)鍵部件優(yōu)化設(shè)計(jì)與仿真分析研究[D]. 傘曉剛.中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所） 2013
[4]車載平臺變形測量技術(shù)的研究[D]. 張東梅.中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所） 2006
[5]車載平臺變形測量和誤差校正技術(shù)的研究[D]. 張堯禹.中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所） 2003

碩士論文
[1]基于包圍盒的碰撞檢測算法的研究及應(yīng)用[D]. 姜光焱.電子科技大學(xué) 2012



本文編號：3443967