基于隔离非线性的阻尼器高效优化设计
发布时间：2021-08-02 02:30
近年来,国内外地壳运动活跃,地震频发,阻尼器的设计与使用越来越多地出现在既有结构加固改造和新建结构设计中。随着抗震设计理论和结构振动控制理论的不断发展,消能减震结构设计理论和计算方法受到了国内外学者的广泛关注。各国抗震规范均对阻尼器的计算模型、设计方法、技术规程作出了相关规定。此外,在阻尼器设计方面,国内外学者提出了直接基于位移、能力谱和能量等的设计方法,在阻尼器的优化布置与参数优化方面,国内外学者将包括遗传算法在内的智能算法引入消能减震结构优化设计领域。但是上述方法或是将阻尼器等效线性化,或需进行大量的时程分析,无法兼顾准确性与设计效率。隔离非线性方法作为一种高效的非线性分析方法,避免了传统计算方法中对结构刚度矩阵的实时更新与分解,迭代时仅需对一个代表局部非线性行为的小规模Schur补矩阵进行分解,可显著提高非线性分析效率。基于此,本文开展了如下研究工作:（1）总结与介绍隔离非线性方法基本理论。以基于纤维梁单元的多层框架结构为例,介绍隔离非线性方法的基本思想和静力、动力计算流程,并建立多层钢筋混凝土框架结构算例,将其与Abaqus传统有限元方法进行对比,验证隔离非线性方法的有效性。（...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 消能减震结构优化设计现状
1.3 隔离非线性方法研究现状
1.4 本文研究内容
2 隔离非线性法基本理论
2.1 弹塑性分解
2.2 控制方程
2.2.1 静力控制方程
2.2.2 动力控制方程
2.3 方程求解
2.4 数值验证
2.4.1 数值模型
2.4.2 结果分析
2.5 本章小结
3 隔离非线性消能减震结构计算方法
3.1 位移型阻尼器
3.1.1 计算模型
3.1.2 控制方程
3.1.3 计算流程
3.2 速度型阻尼器
3.2.1 计算模型
3.2.2 控制方程
3.2.3 计算流程
3.3 数值算例
3.3.1 位移型阻尼器算例
3.3.2 速度型阻尼器算例
3.4 本章小结
4 阻尼器参数高效优化设计方法
4.1 遗传算法简介
4.2 改进的基于种群可行性的阻尼器参数约束优化遗传算法
4.2.1 阻尼器参数优化数学模型
4.2.2 基于种群可行性的遗传算法
4.3 阻尼器高效优化设计流程
4.4 本章小结
5 阻尼器参数高效优化设计算例
5.1 工程概况
5.2 地震波选取
5.3 设计方案及优化参数设置
5.4 结果分析
5.4.1 优化结果分析
5.4.2 效率分析
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于算法复杂度理论的拟力法计算效率评价[J]. 李钢,贾硕,李宏男. 计算力学学报. 2018(02)
[2]基于拟力法的钢支撑非线性滞回行为模拟[J]. 靳永强,李钢,李宏男. 工程力学. 2017(10)
[3]基于拟力法的纤维梁有限元非线性分析方法[J]. 李钢,余丁浩,李宏男. 建筑结构学报. 2016(09)
[4]阻尼器在我国重大工程中的应用与发展[J]. 戴吉,李春祥. 四川建筑科学研究. 2014(03)
[5]基于遗传算法的偏心结构粘滞阻尼器优化布置研究[J]. 乌兰,李爱群,沈顺高. 工程抗震与加固改造. 2014(02)
[6]消能减震结构附加金属消能器的简化设计方法[J]. 翁大根,杨凯,张超. 福州大学学报(自然科学版). 2013(04)
[7]附加黏滞阻尼器减震结构实用设计方法研究[J]. 翁大根,张超,吕西林,彭林海,徐斌,丁孙玮,周红卫. 振动与冲击. 2012(21)
[8]一种新的约束优化遗传算法及其工程应用[J]. 吴华伟,陈特放,黄伟明,许炳,胡春凯. 计算机应用研究. 2013(02)
[9]基于种群个体可行性的约束优化进化算法[J]. 梁昔明,龙文,秦浩宇,李山春,阎纲. 控制与决策. 2010(08)
[10]一种求解约束优化问题的遗传算法[J]. 梁昔明,秦浩宇,龙文. 计算机工程. 2010(14)
博士论文
[1]隔离非线性有限元法及在RC结构抗震分析中的应用[D]. 余丁浩.大连理工大学 2019
[2]结构优化中的遗传算法研究和应用[D]. 唐文艳.大连理工大学 2002
硕士论文
[1]基于拟力法的钢框架结构地震易损性分析及优化[D]. 岳小筌.大连理工大学 2018
[2]消能减震结构设计方法的比较研究[D]. 陈廷君.同济大学 2008
本文编号：3316706
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 消能减震结构优化设计现状
1.3 隔离非线性方法研究现状
1.4 本文研究内容
2 隔离非线性法基本理论
2.1 弹塑性分解
2.2 控制方程
2.2.1 静力控制方程
2.2.2 动力控制方程
2.3 方程求解
2.4 数值验证
2.4.1 数值模型
2.4.2 结果分析
2.5 本章小结
3 隔离非线性消能减震结构计算方法
3.1 位移型阻尼器
3.1.1 计算模型
3.1.2 控制方程
3.1.3 计算流程
3.2 速度型阻尼器
3.2.1 计算模型
3.2.2 控制方程
3.2.3 计算流程
3.3 数值算例
3.3.1 位移型阻尼器算例
3.3.2 速度型阻尼器算例
3.4 本章小结
4 阻尼器参数高效优化设计方法
4.1 遗传算法简介
4.2 改进的基于种群可行性的阻尼器参数约束优化遗传算法
4.2.1 阻尼器参数优化数学模型
4.2.2 基于种群可行性的遗传算法
4.3 阻尼器高效优化设计流程
4.4 本章小结
5 阻尼器参数高效优化设计算例
5.1 工程概况
5.2 地震波选取
5.3 设计方案及优化参数设置
5.4 结果分析
5.4.1 优化结果分析
5.4.2 效率分析
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于算法复杂度理论的拟力法计算效率评价[J]. 李钢,贾硕,李宏男. 计算力学学报. 2018(02)
[2]基于拟力法的钢支撑非线性滞回行为模拟[J]. 靳永强,李钢,李宏男. 工程力学. 2017(10)
[3]基于拟力法的纤维梁有限元非线性分析方法[J]. 李钢,余丁浩,李宏男. 建筑结构学报. 2016(09)
[4]阻尼器在我国重大工程中的应用与发展[J]. 戴吉,李春祥. 四川建筑科学研究. 2014(03)
[5]基于遗传算法的偏心结构粘滞阻尼器优化布置研究[J]. 乌兰,李爱群,沈顺高. 工程抗震与加固改造. 2014(02)
[6]消能减震结构附加金属消能器的简化设计方法[J]. 翁大根,杨凯,张超. 福州大学学报(自然科学版). 2013(04)
[7]附加黏滞阻尼器减震结构实用设计方法研究[J]. 翁大根,张超,吕西林,彭林海,徐斌,丁孙玮,周红卫. 振动与冲击. 2012(21)
[8]一种新的约束优化遗传算法及其工程应用[J]. 吴华伟,陈特放,黄伟明,许炳,胡春凯. 计算机应用研究. 2013(02)
[9]基于种群个体可行性的约束优化进化算法[J]. 梁昔明,龙文,秦浩宇,李山春,阎纲. 控制与决策. 2010(08)
[10]一种求解约束优化问题的遗传算法[J]. 梁昔明,秦浩宇,龙文. 计算机工程. 2010(14)
博士论文
[1]隔离非线性有限元法及在RC结构抗震分析中的应用[D]. 余丁浩.大连理工大学 2019
[2]结构优化中的遗传算法研究和应用[D]. 唐文艳.大连理工大学 2002
硕士论文
[1]基于拟力法的钢框架结构地震易损性分析及优化[D]. 岳小筌.大连理工大学 2018
[2]消能减震结构设计方法的比较研究[D]. 陈廷君.同济大学 2008
本文编号：3316706
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