基于遗传算法的开合屋盖被动碰撞阻尼器优化布置研究

论文摘要

开合屋盖作为结构工程与机械工程技术的完美结合体,将会在大型公共建筑中得到广泛的推广及应用。当前对开合屋盖的研究主要集中于静力方面,此运动结构”的存在可导致结构产生碰撞,而由于碰撞引起的结构反应往往比地震作用及风荷载作用下产生的反应更为明显,需要对大型开合屋盖体系的碰撞机理及被动安全碰撞技术进行深入研究。遗传算法在结构优化方面得到广泛应用,本文将遗传算法引入ANSYS中,考虑结构耗能最大以及经济性双重目标,选择合适的适应值函数,分析在开合屋盖碰撞固定屋盖时,阻尼器的最优布置数量和最优布置位置;同时,考虑了不同的阻尼系数,开合屋盖碰撞固定屋盖的碰撞速度,屋盖不同矢跨比等重要因素对阻尼器最优布置的影响,进行了大量的参数化分析。研究表明,当开合屋盖以一定的初始速度碰撞固定屋盖时,阻尼器布置的位置主要集中在上弦和腹杆位置,而下弦杆件几乎没有布置阻尼器。可以看出,支座处和跨中杆件布置阻尼器对结构耗能起到很好的作用。从整体来看,随着阻尼杆件布置数量的增加,耗能百分比呈上升趋势。杆件耗能随着阻尼杆件的增加,所能消耗的总能量的增长却逐渐缓慢下来,直接导致每根阻尼器耗能减少,降低了每根阻尼器的耗能效率。在开合屋盖碰撞固定屋盖时,阻尼系数对阻尼器的最优布置数量和布置位置无影响;碰撞速度以及屋盖矢跨比对阻尼器最优布置的影响一致,当阻尼器数量布置比较少的时候,碰撞速度和阻尼器最优布置有关:而当阻尼器数量布置比较多的时候,碰撞速度对阻尼器的最优布置几乎无影响。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 开合屋盖结构的发展历史
• 1.1.1 开合屋盖结构的概念
• 1.1.2 开合屋盖建筑发展历史
• 1.1.3 开合屋盖结构在我国的发展情况
• 1.2 开合屋盖碰撞耗能减振研究现状
• 1.2.1 结构减振发展趋势及现状
• 1.2.2 开合屋盖碰撞耗能减振工程应用
• 1.2.3 耗能阻尼器的优化布置方法
• 1.3 存在的主要问题及本文的主要工作
• 第二章 遗传算法概述及改进
• 2.1 遗传算法的基本原理
• 2.1.1 遗传算法的基本概念
• 2.1.2 模式定理
• 2.1.3 积木块假设
• 2.2 遗传算法的实施
• 2.2.1 遗传算法基本要素
• 2.2.2 遗传算法流程图
• 2.3 遗传算法的特点
• 第三章 开合屋盖被动碰撞阻尼器优化
• 3.1 工程有限元分析模型
• 3.1.1 工程分析模型
• 3.1.2 有限元分析模型及基本假定
• 3.2 遗传算法过程
• 3.2.1 编码
• 3.2.2 具体过程
• 3.3 运动屋盖与固定屋盖碰撞后寻优结果
• 3.4 本章小结
• 第四章 阻尼器优化布置参数化分析
• 4.1 阻尼系数对阻尼器优化布置的影响
• 4.2 碰撞速度对阻尼器优化布置的影响
• 4.3 屋盖矢跨比对阻尼器优化布置的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢