基于完备正交分解技术的工程结构概念设计和构造设计方法

基本信息
批准号:51878621
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:王东炜
学科分类:
依托单位:郑州大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:Tianjian Ji,张香成,宋国华,郭攀,仝佩,刘玉森,王文君,刘雨桐,尚孟飞
关键词:
振型识别概念设计构造设计相对刚体变形分解
结项摘要

Based on the complete orthogonal decomposition technique, the rigid-flexible separation of the comprehensive deformation of a structure can be achieved. The basic rigid body displacement decomposition and the macroscopic basic deformation decomposition are performed to realize the fine identification of structural modes. Analysis methods of the complete (relative) basic rigid body displacement spectrum and the (relative) macroscopic basic deformation spectrum are further constructed. Evaluation methods of the (relative) basic performance and optimization strategies of the (relative) performance are studied..Then oriented to the relative stiffness, technical evaluation and decision-making methods of the structural topology, structural joints setting and sub-system connection schemes are constructed. Hence, the conceptual design of the structure can gradually transform from the experience-based design method and the particular solution method for checking key parts into a general solution method for quantifying the structural performance. The research will be beneficial for preventing the unreasonable load combination design or hidden defects from resulting in a huge increase of structural resistance reserves, or becoming potential factors for uncontrollable damages..According to constructional features of new structure systems, irregular components and complex joints, the corresponding relationship of the (relative) macroscopic basic deformation spectrum and detailed constructional measures is studied. Moreover, a new constructional design method based on the complete (relative) basic deformation decomposition and fine modes identification is proposed, so as to make it transform from relying on mandatory regulations into a performance-based method.

基于完备正交分解技术,实现结构综合变形的刚柔分离,以及基本刚体位移分解和宏观基本变形分解,进而实现结构振型的精细识别;构建结构完备的(相对)基本刚体位移谱、(相对)宏观基本变形谱分析法;研究结构(相对)基本性态的评价方法及结构(相对)性态的优化策略。.建立面向相对刚度的结构拓扑、结构缝设置和分体系连接方案技术评价和决策方法;使结构概念设计逐步由基于经验的设计方法和对关键部位进行验算校核的特解方法,转变为对结构性态进行量化分析的通解方法。防止因荷载组合设计方案的不合理,亦或隐患缺陷,导致工程结构抗力储备的巨额增加,乃至成为不可控破坏的潜在因素。.面向新型结构体系、异形构件和复杂节点的构造特点,研究(相对)宏观基本变形谱与细部构造措施间的一一对应关系。建立基于完备(相对)基本变形分解和振型精细识别的构造设计新方法,使其逐步由强制性条文约束方式转变为以性能分析为基础的工作。

项目摘要

本项目基于数学完备正交性、力学受力平衡条件和材料物理特性,推导了不同类型单元的完备正交分解方法。进而,将该方法应用于结构的模态精细识别中,指导其概念设计。同时,基于完备正交分解方法和性态分析结果,指导结构的整体和局部构造设计。取得的研究成果包括:1)构建面向不同类型正则单元和等效单元的完备正交分解方法;2)考虑材料物理参数,构建面向不同类型单元的变形能分解方法;3)将变形能分解方法用于模态相对变形能分析中,分别依据无阻尼和有阻尼模型,提出结构的整体和局部模态精细识别方法;4)基于模态精细识别法,构建可量化分析结构相对刚度的结构图谱分析方法,用于判定结构扭转不规则性等特征,指导对应的概念设计;5)基于指定工况下结构综合变形能分解结果和性态分析结果,指导结构的整体和局部构造设计。相关研究成果已发表SCI期刊论文12篇,EI期刊论文1篇,北大中文核心期刊论文1篇,学术会议论文2篇,授权发明专利5项、公开实审发明专利6项、初审受理发明专利1项,登记软件著作权5项。培养博士后1名(在站)、博士研究生2名(在读)、硕士研究生9名(其中,已毕业6名)。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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