收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

隔震结构优化设计和工程数值方法中的混沌

杨迪雄  
【摘要】:基于性能的抗震设计以及基础隔震、消能减震和结构控制是工程结构抗震技术的发展方向和趋势,它们从理念到实施方法彼此紧密联系,这些发展趋势将对工程结构抗震带来重大的变化和影响。在这些方向中,基础隔震结构以其优良的减震效果、安全性、耐久性、经济性、适用性,得到地震工程界的认可。目前,叠层橡胶支座隔震技术已经较为成熟,成为很重要的一种结构控制技术。 本文分为两大部分:隔震结构优化设计和工程数值方法中的混沌。第一部分以正在大力推广应用的基础隔震技术为研究重点,开展了以下研究工作: 首先系统总结和评述了隔震结构的国内外研究和应用状况,讨论了需要研究解决的主要问题。 其次,进行了基于投资—效益准则的隔震结构一体化优化设计。由于推广隔震结构面临的一个重要问题是投资问题,作者基于投资—效益准则,以铅芯橡胶支座基础隔震结构全寿命周期内的初始造价和失效损失总造价最小为优化目标,以上部结构构件截面尺寸和隔震器参数为设计变量,建立隔震结构一体化优化设计模型和计算方法:分别采用反应谱方法和时程分析法,对钢筋混凝土框架隔震结构进行一体化优化设计;应用含潜在约束策略的序列二次规划算法,并结合选择性动态圆整法进行具有连续、离散混合变量的隔震结构的非线性动力优化设计。 第三,对近断层地震动作用下铅芯橡胶支座隔震结构进行反应分析和优化设计。考虑到近断层地震动的长周期脉冲运动可能对隔震结构的抗震性能产生不利影响,以实际近震、远震记录为地震动输入,对钢筋混凝土框架隔震结构进行非线性地震反应时程分析,计算结果表明隔震结构的近震脉冲效应非常显著,是隔震设计不容忽视的问题;进行了近断层地震动作用下隔震结构的一体化优化设计,结果表明,对考虑脉冲型近震作用的隔震结构进行参数优化设计后,该隔震结构能同时满足脉冲型和普通非脉冲型近震作用的结构设计需求。 上述研究通过对结构构件截面尺寸和隔震器参数的同时优化,以提高隔震结构的抗震能力,降低结构的建设总造价,为隔震结构的实际设计提供优化的参照和依据。从结构抗震性能、初始造价和失效损失三方面的收益分析表明,与普通抗震设计相比,隔震设计更经济地实现了基于投资—效益准则的总造价最小的优化目标。 最后,对以分灾抗震设计为代表的建筑结构新概念设计作了一定探索,整理提炼和总结讨论了结构分灾抗震设计、结构仿生设计的基本概念、设计原则和工程应用。结构设计概念和设计方法发展的相对滞后妨碍和影响了工程师的设计实践,需要人们整理和提炼工程设计实践中具有一定普遍性和先进性的设计概念和理念,建立新的设计概念和方法,发展现代结构设计方法学,以丰富和创建结构新体系。 多年来,利用混沌动力学理论已经有效地解决了工程与科学领域许多离散和连续动力系统的强非线性问题。结构工程和工程力学中许多控制性方程高度非线性,导致求解这些非线性控制方程的数值计算方法往往因为不收敛而失败,例如,在第一部分基于反应谱法的隔震结构优化设计研究中,迭代计算就多次出现周期解振荡不收敛现象。可是,目前对数值计算方法失败的原因并不十分清楚,往往只是给出了表面的解释,揭示决定性的因素并寻求相应的对策对于科学工程计算非常必要和重要。另一方面,近年来,混 浊优化方法、混沌神经网络等已被作为全局优化方法应用于化工、机械、土木、控制工 程等多学科优化问题的求解。因此,本文的第二部分研究探讨了工程数值方法中的混沌 动力学问题,具体包括: 进行了非线性函数的混沌优化方法的比较研究。本文通过对混沌/随机优化混合方法 的全局优化计算效率和寻优能力进行比较,指出混沌优化方法是与Monte Carl。方法类 似的又一种随机性试验优化方法的本质,澄清了混沌优化方法这一全局优化算法的计算 效果,即其实际效果不如一些文献中声称的那么高效. 应用混沌动力学理论分析了一次可靠度方法FORM的收敛性问题。针对FORM算 法对一些非线性极限状态函数的可靠指标迭代求解不收敛现象,引入混沌动力学观点讨 论FORM收敛失败的非线性动力学根源,给出了几个典型函数在参数区间上的可靠指 标分岔图,展示了极限状态函数经过FORM迭代成为非线性映射后计算结果的周期振 荡、分岔和混沌等复杂动力学现象,计算和讨论了非线性映射的Lyapunov指数,以全 面理解可靠度分析程序的计算结果,为应用、开发和评价近似可靠度算法提供了新视角。 关键词:基础隔震结构,投资一效益准则,铅芯橡胶支座,一体化优化设计,近断层脉 冲型地震动,分灾抗震设计,混沌动力学,混沌优化方法,一次可靠度方法FORM


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李石;国内外学术会议简报[J];力学与实践;1979年03期
2 陈飙松;张洪武;亢战;陈同祥;刘刚;康健;;载人航天器结构优化设计的数值方法[J];载人航天;2009年04期
3 曾德民,苏经宇,樊水荣,马东辉;建筑基础隔震结构体系的发展(续上期)[J];当代建设;1997年02期
4 С.О.Александрович,У.А.Михайлович,徐显毅;在选择隔震基础结构参数时地震作用特性的考虑[J];世界地震工程;1997年03期
5 ;零讯[J];国际地震动态;1998年11期
6 刘季宇,罗俊雄,卢睿芃,林沛旸;隔震供电变压器之耐震试验与系统识别[J];地震工程与工程振动;2001年S1期
7 韦德香,崔湘玲,张元超;结构被动控制研究进展[J];贵州工业大学学报(自然科学版);2001年06期
8 熊衡峰;大跨度斜拉网架结构的隔震研究[J];广东土木与建筑;2003年10期
9 赵歆冬,王社良,惠宽堂,赵祥;设有形状记忆合金自复位阻尼器隔震结构的地震反应分析[J];西安建筑科技大学学报(自然科学版);2004年04期
10 孙作玉,王晖;一种新的隔震换能控制装置及其应用[J];振动工程学报;2004年04期
11 周福霖;建筑结构减震控制新体系——减轻城市地震灾害的有效途径[J];自然灾害学报;1995年S1期
12 李顺群,张业民,王英红,李拥军;土木工程结构中隔震技术的发展[J];辽宁工学院学报(自然科学版);2001年05期
13 周福霖,S.F.Stiemer,S.Cherry;隔震消能体系结构地震反应的定量控制(英文)[J];地震工程与工程振动;1993年01期
14 于泳波,俞瑞芳,张俊发;填充墙对隔震框架结构地震反应的影响分析[J];西安理工大学学报;2001年04期
15 王晖,孙作玉,程树良;隔震换能控制系统的数据采集及控制[J];广州大学学报(自然科学版);2004年06期
16 ;我国第一栋叠层橡胶隔震楼动工兴建[J];华中科技大学学报(自然科学版);1993年02期
17 宋天齐, 王为杰;结构隔震体系的选择和应用[J];工程抗震;1995年02期
18 方祥;被动控制技术[J];云南工业大学学报;1997年02期
19 孙建刚,张丽,袁朝庆;立式储罐基础隔震动力反应特性分析[J];地震工程与工程振动;2001年03期
20 杨树标,李振宁;几种隔震体系的地震反应分析[J];特种结构;2001年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨和振;陈金峰;马宁;王德禹;;知识工程应用于船舶结构的优化设计研究[A];2011年CAD/CAM学术交流会议论文集[C];2011年
2 顾元宪;陈飙松;;航天结构优化设计的数值方法[A];首届全国航空航天领域中的力学问题学术研讨会论文集(下册)[C];2004年
3 陈国藩;;计算机辅助结构优化设计的新动向[A];中国土木工程学会计算机应用学会学术报告会论文集(4)[C];1989年
4 易平;程耿东;;基于功能测度的概率结构优化设计的序列近似规划方法[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
5 邢朝洋;徐贤琳;何胜;;石英音叉陀螺结构优化设计[A];2003年惯性仪表与元件学术交流会论文集[C];2003年
6 黄见东;王遒堂;;钢框架结构优化设计[A];中国土木工程学会计算机应用学会学术报告会论文集(4)[C];1989年
7 姜成;亢战;顾元宪;;复合材料中心承力筒结构优化设计[A];计算力学研究与进展——中国力学学会青年工作委员会第三届学术年会论文集[C];1999年
8 王湛;何嘉年;梁永德;;基于可靠度的框架结构优化设计[A];钢结构工程研究⑧——中国钢协结构稳定与疲劳分会第12届(ASSF-2010)学术交流会暨教学研讨会论文集[C];2010年
9 张师定;;带权重的模糊规划及其在结构优化设计中的应用[A];中国系统工程学会模糊数学与模糊系统委员会第五届年会论文选集[C];1990年
10 魏英姿;郭鹏飞;;基于遗传算法的混合离散变量结构优化设计[A];第七届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ卷)[C];1998年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨迪雄;隔震结构优化设计和工程数值方法中的混沌[D];大连理工大学;2004年
2 唐海红;基于遗传算法的连续梁桥优化设计方法与应用研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
3 田力;地下爆炸波冲击下地面结构动力响应及滑移隔震研究[D];天津大学;2004年
4 熊仲宇;基于计算机智的结构优化设计[D];南京航空航天大学;2001年
5 吴高峰;大跨度箱形梁结构剪力滞效应及非线性抗震性能研究[D];北京化工大学;2005年
6 李延涛;考虑土—结构动力相互作用的基础隔震与结构控制理论研究[D];天津大学;2004年
7 王忠;坝库相互作用及抗震技术研究[D];四川大学;2001年
8 任莉;理想材料零件的结构优化设计[D];大连理工大学;2008年
9 刘翔;面向动力性能的抗冰导管架平台优化设计研究[D];大连理工大学;2008年
10 贺孝梅;超静定网梁结构大型振动筛动态设计研究[D];中国矿业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张清卫;基于ANSYS的钢框架结构优化设计研究与软件开发[D];天津大学;2004年
2 梅飞;真空吸附夹具的有限元分析和优化设计[D];东南大学;2005年
3 金有昌;RZU2400型液压机下横梁结构优化设计[D];合肥工业大学;2007年
4 李友云;滗水器结构优化设计及系统智能控制[D];苏州大学;2002年
5 曾文源;舰船结构有限元参数化建模与优化研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
6 崔远晖;混凝土空心砌块的力学行为与形状优化[D];兰州理工大学;2006年
7 蒋灵搏;基于专家系统的桁架结构选型优化研究[D];山东理工大学;2006年
8 张琦;采用遗传算法对钢筋混凝土框架结构进行优化设计[D];山东大学;2006年
9 肖克飚;一种拼装式集雨水窖结构优化设计[D];西北农林科技大学;2006年
10 章顺勤;超声波电机定子的有限元分析及其结构优化设计[D];浙江工业大学;2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 任小昌 刘仁;隔震新技术 为建筑物安全“加分”[N];广元日报;2009年
2 任松筠 南工萱;隔震新技术可为建筑物安全“加分”[N];新华日报;2008年
3 记者 陈瑾;全国首座“隔震”高层在蓉建造[N];成都日报;2009年
4 记者 王燕宁 通讯员 徐少亚 杨芳;专家推介隔震抗震新技术[N];科技日报;2009年
5 本报记者 刘怀英;抗震技术好 地动房不倒[N];广元日报;2010年
6 高文;工业结构设计的新手段[N];计算机世界;2008年
7 山泉平川;苏州金龙主打安全牌[N];中国交通报;2007年
8 王书亭;CAE促机电产品研发创新[N];计算机世界;2006年
9 本报记者 薛秀泓;国产避震技术要走节约型之路[N];中国改革报;2008年
10 本报驻堪培拉记者 陈小方;自然“眷顾” 功在“人为”[N];光明日报;2010年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978