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基于图神经网络的桁架结构响应代理模型
1
作者 曹鸿猷 张廷曌 +1 位作者 曾卓 历明 《中山大学学报(自然科学版)(中英文)》 北大核心 2025年第6期102-110,共9页
本文提出了一种基于图神经网络(GNN)的代理模型用于桁架结构响应预测。基于图论,利用图表征方法描述桁架结构的拓扑特征和物理信息,通过图卷积建立变量间的相关性实现基于结构几何与物理特征的训练空间降维;此外,在模型中引入注意力机... 本文提出了一种基于图神经网络(GNN)的代理模型用于桁架结构响应预测。基于图论,利用图表征方法描述桁架结构的拓扑特征和物理信息,通过图卷积建立变量间的相关性实现基于结构几何与物理特征的训练空间降维;此外,在模型中引入注意力机制有效计入节点和边特征,并基于单元刚度自适应地分配邻居节点及边的特征权重,进而实现在训练过程中准确模拟结构中的力学传递路径。最后,以3个具有10、19和27个变量的桁架结构为例,对所提出模型预测精度进行了评估。结果表明:随着训练样本数量的增加,GNN模型的预测误差能显著降低;且在样本量合适的前提下,模型对于高维问题仍能获得极高的预测精度,克服了传统代理模型在样本数量增长和处理高维问题时预测精度急剧下降的弊端。 展开更多
关键词 代理模型 图神经网络 结构分析 预测精度 计算效率
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多种策略改进的黏菌算法
2
作者 王晓磊 庞娜 刘历波 《计算机与数字工程》 2025年第2期308-313,357,共7页
针对黏菌算法易陷入局部最优停滞,收敛速度慢等问题,提出了基于多种混合策略改进的黏菌算法。首先采用混沌映射初始化种群,增加种群的多样性;在黏菌个体更新位置引入自适应可调节反馈因子协调算法的全局探索与局部开发能力;将教与学优... 针对黏菌算法易陷入局部最优停滞,收敛速度慢等问题,提出了基于多种混合策略改进的黏菌算法。首先采用混沌映射初始化种群,增加种群的多样性;在黏菌个体更新位置引入自适应可调节反馈因子协调算法的全局探索与局部开发能力;将教与学优化算法中的随机性学习策略与黏菌算法结合,避免算法在全局的盲目寻优;利用Lévy飞行的变异机制的变异操作,使得算法跳出局部最优。对八个标准的测试函数对改进算法进行寻优性能测试,结果表明,改进后的算法鲁棒性强,寻优精度强,寻优速度快。选取了经典的桁架结构优化问题用算法进行求解,该算法在桁架结构优化设计中优于其他算法,运行更少的迭代次数达到目标函数。 展开更多
关键词 黏菌算法 混沌映射 反馈因子 随机学习策略 莱维飞行 测试函数 桁架优化
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基于改进遗传算法的桁架结构拓扑优化
3
作者 谢军 庞博蕾 宋煜堃 《河北建筑工程学院学报》 2025年第1期8-13,共6页
为改善遗传算法易早熟、易陷入局部最优的不足,提出一种改进遗传算法。该算法对种群的生成进行分类,将种群分为较优种群、中间种群和较差种群3组,并对3组种群引入不同的自适应交叉、变异概率公式,并引入精英主义等改进措施。通过对经典... 为改善遗传算法易早熟、易陷入局部最优的不足,提出一种改进遗传算法。该算法对种群的生成进行分类,将种群分为较优种群、中间种群和较差种群3组,并对3组种群引入不同的自适应交叉、变异概率公式,并引入精英主义等改进措施。通过对经典的15杆桁架结构算例进行拓扑优化分析,可以验证:改进遗传算法比遗传算法的优化效率更高,优化速度更快。 展开更多
关键词 遗传算法 改进遗传算法 自适应遗传算法 结构优化 拓扑优化
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预应力张弦桁架的抗连续倒塌分析与性能提升
4
作者 刘文豪 曾滨 +2 位作者 周臻 龚鹏 江凯萍 《东南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期9-15,共7页
针对预应力张弦桁架连续倒塌问题,采用有限元方法分别对拉索、支座下弦杆、跨中上弦杆和跨中撑杆失效下的连续倒塌机理开展分析。提出了具有二次刚度的抗倒塌套管构件,验证其可行性,并对采用抗倒塌套管构件的预应力张弦桁架开展抗连续... 针对预应力张弦桁架连续倒塌问题,采用有限元方法分别对拉索、支座下弦杆、跨中上弦杆和跨中撑杆失效下的连续倒塌机理开展分析。提出了具有二次刚度的抗倒塌套管构件,验证其可行性,并对采用抗倒塌套管构件的预应力张弦桁架开展抗连续倒塌分析。结果表明:预应力张弦桁架在拉索或支座下弦杆失效下的抗连续倒塌承载力明显低于其他构件失效工况;拉索失效时,跨中上弦杆轴力迅速增大直至屈曲,随后形成塑性铰,跨中竖向位移显著增加且不收敛;支座下弦杆失效时,靠近支座处的腹杆因轴力增大而屈曲,进而引起支座失效;采用抗倒塌套管构件后预应力张弦桁架在拉索和支座下弦杆失效下的抗连续倒塌承载力分别提升24.0%和28.6%。 展开更多
关键词 预应力张弦桁架 连续倒塌机理 抗连续倒塌承载力 性能提升
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一种桁架结构损伤识别的柔度阵法 被引量：39
5
作者 綦宝晖 邬瑞锋 +1 位作者 蔡贤辉 李桂华 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第1期42-47,共6页
利用试验获得的一阶模态参数 ,提出了一种桁架结构损伤识别的柔度阵法。应用有限元方法 ,采用柔度阵 ,建立结构振动特征方程。结构损伤后 ,引起柔度阵发生改变 ,从结构振动特征方程出发 ,对柔度矩阵做关于结构物理参数变化量的一阶泰勒... 利用试验获得的一阶模态参数 ,提出了一种桁架结构损伤识别的柔度阵法。应用有限元方法 ,采用柔度阵 ,建立结构振动特征方程。结构损伤后 ,引起柔度阵发生改变 ,从结构振动特征方程出发 ,对柔度矩阵做关于结构物理参数变化量的一阶泰勒展开 ,可以确定结构物理参数的变化量 ,识别结构损伤部位及损伤程度。 展开更多
关键词 柔度阵 桁架结构 模态参数 损伤识别 土木工程结构
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随机参数桁架结构的有限元与可靠性分析 被引量：18
6
作者 马洪波 陈建军 +2 位作者 崔明涛 高伟 刘伟 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期103-107,共5页
对随机参数桁架结构在随机荷载作用下的有限元分析方法进行了研究.分别或同时考虑了结构的物理参数、构件的几何尺寸和作用荷载幅值等的随机性;应用代数综合法,对结构位移和应力响应随机变量的数字特征计算表达式进行了推导,进而得到结... 对随机参数桁架结构在随机荷载作用下的有限元分析方法进行了研究.分别或同时考虑了结构的物理参数、构件的几何尺寸和作用荷载幅值等的随机性;应用代数综合法,对结构位移和应力响应随机变量的数字特征计算表达式进行了推导,进而得到结构各响应量的可靠度指标.通过算例表明文中提出的基于概率的随机桁架结构分析与可靠性分析方法的合理性与可行性. 展开更多
关键词 随机参数 随机荷载 桁架结构 有限元 可靠性
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基于动态法对既有玻璃幕墙安全性能评估研究 被引量：24
7
作者 刘小根 包亦望 +1 位作者 宋一乐 邱岩 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第12期11-15,共5页
针对目前没有一种对服役中玻璃幕墙安全性能现场检测的有效方法,提出一种利用脉冲激振方法获得幕墙玻璃固有频率来识别玻璃幕墙的松动与损伤程度。通过试验,发现四边支撑幕墙玻璃试样边界支撑松动会引起其固有频率衰降,从而利用幕墙玻... 针对目前没有一种对服役中玻璃幕墙安全性能现场检测的有效方法,提出一种利用脉冲激振方法获得幕墙玻璃固有频率来识别玻璃幕墙的松动与损伤程度。通过试验,发现四边支撑幕墙玻璃试样边界支撑松动会引起其固有频率衰降,从而利用幕墙玻璃固有频率的降低程度来识别玻璃四边支撑松动损伤程度。另外,研究了玻璃幕墙抗风压能力与其实测固有频率之间的关系,结果表明幕墙玻璃固有频率下降与其抗风压能力降低呈线性关系,进而能够达到利用现场实测幕墙玻璃固有频率来检测既有玻璃幕墙的剩余抗风压能力。最后,通过一个工程实例,描述该方法的实施过程,并验证该方法的实用性与可靠性。 展开更多
关键词 玻璃幕墙 安全性能 固有频率 松动损伤 抗风压能力
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平面钢管桁架管内加劲相贯节点有限元分析和试验研究 被引量：13
8
作者 陈以一 陈建兴 +5 位作者 王伟 江晓峰 陈扬骥 顾嗣淳 周春 曹国峰 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2004年第11期30-33,共4页
焊接钢管桁架有时需要在节点区设置加劲肋。对焊接钢管内加劲相贯节点进行有限元分析 ,探讨了管内加劲节点的传力路径 ,通过缩尺模型试验验证了有限元分析结果。针对节点区应力集中 ,提出有效缓解应力集中的构造措施。有限元分析表明 ,... 焊接钢管桁架有时需要在节点区设置加劲肋。对焊接钢管内加劲相贯节点进行有限元分析 ,探讨了管内加劲节点的传力路径 ,通过缩尺模型试验验证了有限元分析结果。针对节点区应力集中 ,提出有效缓解应力集中的构造措施。有限元分析表明 ,管内加劲节点中的加劲肋是重要的受力部件 ,为该节点的设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 相贯节点 钢管桁架 加劲肋 构造措施 传力路径 有限元分析 缩尺模型 受力 试验研究 部件
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桁架结构形状与尺寸组合优化 被引量：35
9
作者 王栋 张卫红 姜节胜 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第3期72-76,共5页
提出了一种渐进优化方法 ,通过分离设计变量 ,分别采用渐进节点移动法和满应力法优化桁架结构的形状和尺寸。通过循环迭代 ,耦合形状和尺寸变量间的相互作用关系 ,以期得到结构的最小重量。结构受到应力、局部稳定和节点位移等多种约束... 提出了一种渐进优化方法 ,通过分离设计变量 ,分别采用渐进节点移动法和满应力法优化桁架结构的形状和尺寸。通过循环迭代 ,耦合形状和尺寸变量间的相互作用关系 ,以期得到结构的最小重量。结构受到应力、局部稳定和节点位移等多种约束。最优解由初始结构设计渐进得到。 展开更多
关键词 桁架结构形状 尺寸组合优化 灵敏度分析 渐进优化法 初始结构设计 节点位移
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典型塔式起重机塔架结构风致动力响应与疲劳分析 被引量：18
10
作者 马晋 王子通 +2 位作者 周岱 廖丽恒 黄真 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期804-808,共5页
将谐波叠加法与自回归法相结合,构建了新型风时程混合模拟方法,数值模拟三维风速时程,并转为风荷载时程;针对典型塔式起重机塔式结构,建立参数化力学模型.基于Newmark-β方法进行结构风致动力响应分析.基于结构关键点的应力-时间历程并... 将谐波叠加法与自回归法相结合,构建了新型风时程混合模拟方法,数值模拟三维风速时程,并转为风荷载时程;针对典型塔式起重机塔式结构,建立参数化力学模型.基于Newmark-β方法进行结构风致动力响应分析.基于结构关键点的应力-时间历程并引入S-N曲线法,分析塔架结构的疲劳损伤效应.研究发现,塔架结构节点的风致位移响应、速度响应和加速度响应均较稳定且风致位移响应具有周期性特征,塔臂两端部和塔顶的风致位移和疲劳损伤较大.研究成果可为此类塔架结构的抗风设计提供技术支撑. 展开更多
关键词 塔式起重机 风速时程模拟 风致响应 疲劳损伤
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空腹桁架结构受力机理研究分析 被引量：21
11
作者 李玉莹 梁书亭 +1 位作者 孙修礼 傅传国 《工业建筑》 CSCD 北大核心 2006年第z1期427-430,412,共5页
空腹桁架是转换结构的一种基本型式。以往对空腹桁架中构件截面的优化方案是通过采用不同截面尺寸的多个方案进行分析对比而得到。采用适当假定,通过理论分析,得到了空腹桁架结构在竖向荷载作用下的理论解,清楚地解释了空腹桁架的受力机... 空腹桁架是转换结构的一种基本型式。以往对空腹桁架中构件截面的优化方案是通过采用不同截面尺寸的多个方案进行分析对比而得到。采用适当假定,通过理论分析,得到了空腹桁架结构在竖向荷载作用下的理论解,清楚地解释了空腹桁架的受力机理,为空腹桁架的设计和方案比较提供了理论依据。同时对设计中应注意的问题提供了理论解释。 展开更多
关键词 转换结构 空腹桁架 受力机理 理论分析
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桁架结构形状优化的粒子群优化算法 被引量：8
12
作者 唐和生 李峰 +2 位作者 王勇 薛松涛 陈镕 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期94-99,共6页
为解决有应力约束、几何约束以及局部稳定性约束的桁架结构的形状优化设计,将粒子群优化(PSO)算法应用于桁架结构的形状优化设计.首先详细介绍了原始PSO算法的基本原理,然后引入压缩因子改进了原始的PSO算法,并提出了合理的参数设置值.... 为解决有应力约束、几何约束以及局部稳定性约束的桁架结构的形状优化设计,将粒子群优化(PSO)算法应用于桁架结构的形状优化设计.首先详细介绍了原始PSO算法的基本原理,然后引入压缩因子改进了原始的PSO算法,并提出了合理的参数设置值.优化计算过程中,综合考虑了节点坐标和截面面积等两类不同性质的设计变量.最后对几个经典问题进行了求解,并与传统的优化算法进行了比较.数值结果表明,改进的PSO算法具有良好的收敛性和稳定性,可以有效地进行桁架结构的形状优化设计. 展开更多
关键词 粒子群优化 优化 形状优化 桁架结构
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模拟植物生长算法的结构优化新机制 被引量：7
13
作者 石开荣 潘文智 +1 位作者 姜正荣 罗斌 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期40-48,57,共10页
作为一种新型启发式智能优化算法,模拟植物生长算法(PGSA)建立以植物向光性机理为基础的生长动力模型,以形成向全局最优解迅速生长的搜索机制.针对大规模复杂优化问题中生长空间大、设计变量多、可能存在多个局部最优解、算法难以自动... 作为一种新型启发式智能优化算法,模拟植物生长算法(PGSA)建立以植物向光性机理为基础的生长动力模型,以形成向全局最优解迅速生长的搜索机制.针对大规模复杂优化问题中生长空间大、设计变量多、可能存在多个局部最优解、算法难以自动终止等特点,基于PGS A基本原理,提出了3种新的算法改进机制——可生长点集合限定机制、新增可生长点剔除机制以及混合步长并行搜索机制,并通过典型数学和桁架结构算例分析对提出的改进算法的效果进行验证.结果表明:可生长点集合限定机制能有效控制生长空间规模,具有较强的局部搜索能力;新增可生长点剔除机制通过与前者的结合,为PGSA提供了有效的算法终止机制;混合步长并行搜索机制在生长前期便具备优异的全局搜索能力,能快速获取到最优解范围.所提出的新机制显著提升了PGSA 算法优化的有效性及适应性,从而为结构优化问题提供了新思路. 展开更多
关键词 模拟植物生长算法 植物向光性机理 结构优化 并行搜索 全局最优解 桁架结构
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宁波国际会展中心屋盖管桁架结构设计 被引量：17
14
作者 范重 王春光 董京 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2003年第6期54-57,共4页
宁波国际会展中心的小展厅和东、西展厅大跨度屋盖采用了主、次空间管桁架结构体系 ,钢管之间直接相贯焊接。在展厅中部设置了四肢钢管组合柱 ,从而有效地减小了屋盖的跨度与高度 ,使屋盖的用钢量大大减小。为了适应大跨度屋面温度变形... 宁波国际会展中心的小展厅和东、西展厅大跨度屋盖采用了主、次空间管桁架结构体系 ,钢管之间直接相贯焊接。在展厅中部设置了四肢钢管组合柱 ,从而有效地减小了屋盖的跨度与高度 ,使屋盖的用钢量大大减小。为了适应大跨度屋面温度变形的要求 。 展开更多
关键词 宁波市 国际会展中心 屋盖 空间管桁架 钢管组合柱 滑板式橡胶支座 大跨度结构
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竖向荷载作用下交错桁架结构的内力计算 被引量：15
15
作者 周绪红 周期石 黄湘湘 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2004年第3期25-30,共6页
以位移为未知量,根据平衡条件建立了竖向荷载作用下端部固定的空腹桁架节点转角和节间侧移迭代计算公式与固端弯矩的计算方法。运用节点力学平衡和各节间相对侧移之和为零这两个条件,建立了端部固定的空腹桁架在某端发生单位转角时节点... 以位移为未知量,根据平衡条件建立了竖向荷载作用下端部固定的空腹桁架节点转角和节间侧移迭代计算公式与固端弯矩的计算方法。运用节点力学平衡和各节间相对侧移之和为零这两个条件,建立了端部固定的空腹桁架在某端发生单位转角时节点转角和节间侧移的迭代计算公式以及空腹桁架转动刚度和传递系数的计算方法。在此基础上,将空腹交错桁架结构简化为无侧移刚架,提出了包含空腹桁架转动刚度、传递系数和固端弯矩的结点转角的迭代计算公式和构件内力计算方法。还以力法为基础,提出了只包含3个赘余力的混合交错桁架结构内力的力学计算模型,并给出了赘余力的计算公式和内力计算方法。空腹交错桁架结构的计算实例表明引入桁架转动刚度和传递系数的概念后,把单榀横向框架简化为无侧移刚架,使得参与迭代的构件数量大大减少,迭代收敛速度提高。因此,本文方法计算工作量少、计算方便实用。将计算结果与ANSYS分析结果比较,吻合良好。 展开更多
关键词 交错桁架结构 内力计算 迭代方法 桁架转动刚度 桁架传递系数
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非概率不确定性结构的鲁棒性分析 被引量：8
16
作者 张成 吴慧 +1 位作者 高博青 董石麟 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期51-56,共6页
针对目前评价结构的鲁棒性还没有统一标准的问题,基于H∞鲁棒控制理论,建立了不确定性结构鲁棒性定量的评价方法。将外部荷载和结构自身的非概率不确定性用凸集模型表达,采用结构系统传递函数的H∞范数作为结构鲁棒性的定量评价指标。引... 针对目前评价结构的鲁棒性还没有统一标准的问题,基于H∞鲁棒控制理论,建立了不确定性结构鲁棒性定量的评价方法。将外部荷载和结构自身的非概率不确定性用凸集模型表达,采用结构系统传递函数的H∞范数作为结构鲁棒性的定量评价指标。引入L2范数作为评价信号的度量,给出了考虑弹塑性的结构鲁棒性计算公式。分析单自由度并联结构体系,表明不考虑塑性将会高估结构的鲁棒性。分析桁架结构在静力与动力条件下结构的鲁棒性,验证了H∞鲁棒性评价指标可以合理有效地反映结构的鲁棒性。结果表明,增大结构的冗余度、提高关键构件的承载力储备可以增强结构的鲁棒性,而外部荷载和结构本身的属性的波动将降低结构的鲁棒性。 展开更多
关键词 鲁棒性 鲁棒H∞控制 凸集模型 弹塑性
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杭州大剧院的结构设计 被引量：7
17
作者 周嵘 陈忠麟 +1 位作者 朱一峰 冯军洪 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2003年第10期3-7,14,共6页
杭州大剧院工程建筑设计新颖独特 ,给结构设计带来了很多新的课题 ,如斜桩设计、特殊体型结构的抗风设计、大跨度空间钢结构设计、大面积圆锥面玻璃幕墙设计、双墙声学缝设计等。文中介绍了杭州大剧院结构设计的基础设计、风洞试验和上... 杭州大剧院工程建筑设计新颖独特 ,给结构设计带来了很多新的课题 ,如斜桩设计、特殊体型结构的抗风设计、大跨度空间钢结构设计、大面积圆锥面玻璃幕墙设计、双墙声学缝设计等。文中介绍了杭州大剧院结构设计的基础设计、风洞试验和上部结构设计以及声学设计对结构的影响等主要内容。 展开更多
关键词 杭州市 大剧院 结构设计 斜桩 风洞试验 空间钢桁架 预应力梁 双墙声学缝 玻璃幕墙
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国家速滑馆施工误差对索结构预应力偏差的影响研究 被引量：6
18
作者 王哲 朱忠义 +5 位作者 王玮 白光波 陈彬磊 王毅 梁宸宇 邢珏蕙 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2021年第19期111-115,共5页
国家速滑馆地上钢结构采用正交索网、环桁架和幕墙斜拉索组成的空间结构体系,各体系互相关联,施工方法和顺序对最终完成的整体结构性能、形态影响较大,各施工阶段误差影响不可忽略。针对该体系的张拉施工过程,进行了理论分析和试验研究... 国家速滑馆地上钢结构采用正交索网、环桁架和幕墙斜拉索组成的空间结构体系,各体系互相关联,施工方法和顺序对最终完成的整体结构性能、形态影响较大,各施工阶段误差影响不可忽略。针对该体系的张拉施工过程,进行了理论分析和试验研究,明确了施工张拉过程索力偏差分布规律及相应的张拉补偿调整原则。根据实际施工过程中设备和现场状况,制定了适用于该体系的施工张拉方案。通过索力监测设备获取了张拉过程中及完成后的索系预应力,对比了实际工程中索力的偏差与理论分析及试验研究结论的差异。结果表明,理论和模型试验确定的施工方法可行,施工误差在预期目标范围内,整体误差较小,满足使用需求。 展开更多
关键词 国家速滑馆 索网 斜拉索 施工误差 预应力偏差
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基于桁架-拱模型理论对碳纤维布加固混凝土柱受剪承载力的分析 被引量：27
19
作者 赵树红 叶列平 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2001年第6期134-140,共7页
根据文献[1]碳纤维布加固混凝土柱受剪性能的试验研究,结果表明碳纤维布的受力机理与箍筋类似。由于碳纤维布无屈服现象,故达到最大荷载时碳纤维布的应力是确定加固后柱受剪承载力的关键参数。本文基于桁架-拱模型理论对碳纤维布的受力... 根据文献[1]碳纤维布加固混凝土柱受剪性能的试验研究,结果表明碳纤维布的受力机理与箍筋类似。由于碳纤维布无屈服现象,故达到最大荷载时碳纤维布的应力是确定加固后柱受剪承载力的关键参数。本文基于桁架-拱模型理论对碳纤维布的受力进行了分析,推导出碳纤维布应力的计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。 展开更多
关键词 碳纤维布 混凝土柱 受剪承载力 桁架-拱模型 屈服现象 应力
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结构可靠性优化中概率约束的等价显式处理 被引量：10
20
作者 陈建军 段宝岩 张驰江 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第5期564-569,共6页
根据结构可靠性优化中概率约束函数的不同类型，分别提出了将概率约束等价显式化处理的３ 种方法：分布函数法、可靠性安全系数法和分离函数法．通过等价显式化处理，使原可靠性约束从形式上转变为常规约束，为基于可靠性的结构优化设... 根据结构可靠性优化中概率约束函数的不同类型，分别提出了将概率约束等价显式化处理的３ 种方法：分布函数法、可靠性安全系数法和分离函数法．通过等价显式化处理，使原可靠性约束从形式上转变为常规约束，为基于可靠性的结构优化设计提供了方便．两个实例表明了这种方法的可行性和有效性． 展开更多
关键词 结构可靠性优化 概率约束 等价显式处理 桁架
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