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考虑荷载分布模式的弯剪型结构最优刚度分布解析研究

何浩祥 王文涛 范少勇

何浩祥, 王文涛, 范少勇. 考虑荷载分布模式的弯剪型结构最优刚度分布解析研究[J]. 工程力学, 2018, 35(7): 94-103,149. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.03.0197
引用本文: 何浩祥, 王文涛, 范少勇. 考虑荷载分布模式的弯剪型结构最优刚度分布解析研究[J]. 工程力学, 2018, 35(7): 94-103,149. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.03.0197
HE Hao-xiang, WANG Wen-tao, FAN Shao-yong. ANALYTICAL STUDY ON OPTIMAL STIFFNESS DISTRIBUTION OF BEND-SHEAR STRUCTURES CONSIDERING LOAD DISTRIBUTION[J]. Engineering Mechanics, 2018, 35(7): 94-103,149. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.03.0197
Citation: HE Hao-xiang, WANG Wen-tao, FAN Shao-yong. ANALYTICAL STUDY ON OPTIMAL STIFFNESS DISTRIBUTION OF BEND-SHEAR STRUCTURES CONSIDERING LOAD DISTRIBUTION[J]. Engineering Mechanics, 2018, 35(7): 94-103,149. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.03.0197

考虑荷载分布模式的弯剪型结构最优刚度分布解析研究

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.03.0197
基金项目: 国家自然科学基金项目(51478024);工程抗震与结构诊治北京市重点实验室重点项目(USDE201403).
详细信息
    作者简介:

    王文涛(1991-),男,河北人,硕士生,主要从事结构抗震减震研究(E-mail:S201504183@emails.bjut.edu.cn);范少勇(1992-),男,河北人,硕士生,主要从事结构抗震减震研究(E-mail:fansghaoyon@emails.bjut.edu.cn).

    通讯作者: 何浩祥(1978-),男,辽宁人,教授,博士,从事结构抗震减震及健康监测研究(E-mail:hhx7856@163.com).
  • 中图分类号: TU311.1

ANALYTICAL STUDY ON OPTIMAL STIFFNESS DISTRIBUTION OF BEND-SHEAR STRUCTURES CONSIDERING LOAD DISTRIBUTION

  • 摘要: 如果结构在外部激励下产生均匀损伤或均匀变形,则可避免出现薄弱层且可提高承载能力和安全性,以此为目标进行结构优化具有重要意义。将弯剪型结构简化为连续变截面悬臂杆,假定结构截面函数具有自然指数型和幂函数型等形式,将地震和风荷载等外部激励等效为均布、倒三角和惯性相关等三种荷载分布模式。根据均匀变形准则将结构绝对位移曲线关于高度的二次导数为零作为优化目标,建立结构连续化位移方程并进行优化求解,获得了考虑荷载分布形式的弯剪型结构最优刚度和截面分布解析解。理论和数值分析结果表明:截面按幂函数变化的结构能够实现均匀损伤,不同荷载分布模式下的最优刚度或截面分布有所不同。有限元静动力分析结果进一步验证了解析解的准确性和实用性。
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-03-14
  • 修回日期:  2017-12-28
  • 刊出日期:  2018-07-25

考虑荷载分布模式的弯剪型结构最优刚度分布解析研究

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.03.0197
    基金项目:  国家自然科学基金项目(51478024);工程抗震与结构诊治北京市重点实验室重点项目(USDE201403).
    作者简介:

    王文涛(1991-),男,河北人,硕士生,主要从事结构抗震减震研究(E-mail:S201504183@emails.bjut.edu.cn);范少勇(1992-),男,河北人,硕士生,主要从事结构抗震减震研究(E-mail:fansghaoyon@emails.bjut.edu.cn).

    通讯作者: 何浩祥(1978-),男,辽宁人,教授,博士,从事结构抗震减震及健康监测研究(E-mail:hhx7856@163.com).
  • 中图分类号: TU311.1

摘要: 如果结构在外部激励下产生均匀损伤或均匀变形,则可避免出现薄弱层且可提高承载能力和安全性,以此为目标进行结构优化具有重要意义。将弯剪型结构简化为连续变截面悬臂杆,假定结构截面函数具有自然指数型和幂函数型等形式,将地震和风荷载等外部激励等效为均布、倒三角和惯性相关等三种荷载分布模式。根据均匀变形准则将结构绝对位移曲线关于高度的二次导数为零作为优化目标,建立结构连续化位移方程并进行优化求解,获得了考虑荷载分布形式的弯剪型结构最优刚度和截面分布解析解。理论和数值分析结果表明:截面按幂函数变化的结构能够实现均匀损伤,不同荷载分布模式下的最优刚度或截面分布有所不同。有限元静动力分析结果进一步验证了解析解的准确性和实用性。

English Abstract

何浩祥, 王文涛, 范少勇. 考虑荷载分布模式的弯剪型结构最优刚度分布解析研究[J]. 工程力学, 2018, 35(7): 94-103,149. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.03.0197
引用本文: 何浩祥, 王文涛, 范少勇. 考虑荷载分布模式的弯剪型结构最优刚度分布解析研究[J]. 工程力学, 2018, 35(7): 94-103,149. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.03.0197
HE Hao-xiang, WANG Wen-tao, FAN Shao-yong. ANALYTICAL STUDY ON OPTIMAL STIFFNESS DISTRIBUTION OF BEND-SHEAR STRUCTURES CONSIDERING LOAD DISTRIBUTION[J]. Engineering Mechanics, 2018, 35(7): 94-103,149. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.03.0197
Citation: HE Hao-xiang, WANG Wen-tao, FAN Shao-yong. ANALYTICAL STUDY ON OPTIMAL STIFFNESS DISTRIBUTION OF BEND-SHEAR STRUCTURES CONSIDERING LOAD DISTRIBUTION[J]. Engineering Mechanics, 2018, 35(7): 94-103,149. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.03.0197
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