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力学与实践

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纸拱桥结构模型优化建模分析——大学生结构设计竞赛谈

舒小娟, 黄柱, 周旭光   

  1. 湖南科技大学土木学院,湖南湘潭 411201
  • 收稿日期:2011-01-16 修回日期:2012-06-07 出版日期:2012-08-15 发布日期:2012-08-27
  • 通讯作者: 舒小娟,1975 年生,女,博士生,副教授,长期从事桥梁结构教学及组合结构、箱梁结构特性研究工作. E-mail: yanzhiyao@yahoo.cn E-mail:yanzhiyao@yahoo.cn
  • 作者简介:舒小娟,1975 年生,女,博士生,副教授,长期从事桥梁结构教学及组合结构、箱梁结构特性研究工作. E-mail: yanzhiyao@yahoo.cn
  • 基金资助:

    湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划资助项目(KDCX0903).

  • Received:2011-01-16 Revised:2012-06-07 Online:2012-08-15 Published:2012-08-27

摘要:

以大学生结构设计竞赛为背景,以纸拱桥结构模型为分析实例,引导大学生讨论如何运用数学规划思想来进行结构优化分析,培养大学生的学习主动性和创造性. 通过对拟定的结构竞赛规则下的结构进行受力定性分析,建立了纸拱结构寻优的数学规划模型,以拱桥质量最轻为目标函数,结构在特定荷载作用和材料特性条件下,满足材料强度极限值和稳定性要求作为约束条件,分析求解纸拱结构模型的拱轴线,截面形状与尺寸相关的等决策变量的最优解. 求解得到了拱轴线函数的解析解特例,并采用简单迭代运算求解了拱截面尺寸的最优解.

关键词:

结构优化设计|数学规划|纸拱结构|约束条件|最优解

中图分类号: 

  • O342