【发明授权】等效静荷载获取方法、拓扑优化方法及系统_中南大学_202110416409.1 

申请/专利权人:中南大学

申请日:2021-04-19

公开(公告)日:2021-09-21

公开(公告)号:CN112818583B

主分类号:G06F30/23(20200101)

分类号:G06F30/23(20200101);G06F119/14(20200101)

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2021.09.21#授权;2021.06.04#实质审查的生效;2021.05.18#公开

摘要:本发明公开了等效静荷载获取方法、拓扑优化方法及系统,根据工程实际构建拓扑的实体模型,并对所述实体模型施加移动荷载和自重荷载,得到拓扑的有限元模型;根据所述有限元模型求解所述拓扑在移动荷载作用下的位移场;构建等效静荷载及其产生的位移场之间的关联方程,基于每个时刻等效静荷载产生的位移场与移动荷载在同一时刻产生的位移场相同的原理,将所述拓扑在移动荷载作用下的位移场代入所述关联方程,求解出所述拓扑的等效静荷载。相比现有技术,本发明充分考量了移动荷载在拓扑上的动力效应,计算出的等效静荷载能准确反映施加移动荷载作用下的拓扑受力情况,进而使得使用该等效静荷载进行拓扑优化方法的优化效果更好。

主权项:1.一种等效静荷载获取方法,应用于桥梁的拓扑优化中,其特征在于,包括以下步骤:根据工程实际构建拓扑的实体模型,并对所述实体模型施加移动荷载和自重荷载,得到拓扑的有限元模型;根据所述有限元模型求解所述拓扑在移动荷载作用下的位移场;构建等效静荷载及其产生的位移场之间的等效静荷载计算公式,基于每个时刻等效静荷载产生的位移场与移动荷载在同一时刻产生的位移场相同的原理,将所述拓扑在移动荷载作用下的位移场代入所述等效静荷载计算公式,求解出所述拓扑的等效静荷载;其中,等效静荷载计算公式如下: (6) 这里为时间步数,是结构的设计变量,是由决定的总刚度矩阵,第时刻的位 移矢量; 对所述实体模型施加移动荷载通过双向加载法实现,所述双向加载法具体为:在一个 加载过程进行双向移动荷载的动力分析,并将两相反方向的移动荷载作用情况视为一次加 载过程中两个相互独立的过程,设代表一个加载过程,这个加载过程由两部分组成即,其中令为正向加载阶段,则为反向加载阶段,两个阶段相互独 立,在拓扑优化环节加权应变能法的应用中两个阶段采用相同的权重;所述桥梁位于顶边 的两角分别采用两固定铰支座约束,所述桥梁上的移动质点行程通过两固定铰支座的连 线;所述桥梁位于底边的两角分别采用两固定铰支座约束,所述桥梁上的移动质点行程通 过两固定铰支座的连线;所述桥梁两侧边黄金比例处两点分别采用两固定铰支座约束,所 述移动质点行程通过两固定铰支座的连线;所述桥梁两侧边中点分别采用两固定铰支座约 束,所述移动质点行程通过两固定铰支座的连线。

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