[發明專利]一種基于兩層面承載安全性的工程結構設計與優化方法

有效

• 申請號: 201310092076.7
• 申請日: 2013-03-21
• 公開（公告）號: CN103150444A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 楊綠峰;余波;張偉;李琦;劉慧娟;段秋華;徐華;歐偉
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京瑞恒信達知識產權代理事務所(普通合伙) 11382
• 代理人: 苗青盛;王鳳華

1.一種基于兩層面承載安全性的工程結構設計方法，包括：

步驟1，根據工程結構初始設計方案或調整后設計方案的幾何尺寸、材料參數、荷載狀況和約束條件，確定結構計算模型；

步驟2，根據上述結構計算模型，識別高承載和低承載構件；

步驟3，計算構件和整體安全系數；以及

步驟4，根據構件和整體安全系數，判斷結構兩層面承載安全性，并且確定或者調整結構設計方案。

2.根據權利要求1所述的設計方法，還包括步驟5：

在所確定或者調整的結構設計方案基礎上，根據目標構件的識別原則和優化調整策略，優化結構設計方案。

3.根據權利要求1所述的設計方法，其中，步驟2包括：

根據步驟1所確定的結構計算模型，結合荷載設計值，利用彈性模量縮減法計算各迭代步的單元承載比；

根據識別準則，識別高承載和低承載構件。

4.根據權利要求3所述的設計方法，其中，步驟2中，所述識別準則包括：

迭代末步承載比高于基準承載比的構件定義為高承載構件；以及

迭代過程中承載比始終低于基準承載比的構件定義為低承載構件。

5.根據權利要求1所述的設計方法，其中，步驟3包括：

根據彈性模量縮減法迭代首步的單元承載比計算構件安全系數其中，表示構件e的安全系數；表示構件e的單元承載比；

根據彈性模量縮減法迭代末步的單元承載比最大值計算結構整體安全系數其中，表示結構整體安全系數；表示迭代末步單元承載比的最大值。

6.根據權利要求1所述的設計方法，其中，步驟4進一步包括：

構件層面的承載安全性判斷：若構件安全系數小于設計限值，則通過調整構件的幾何尺寸或材料參數以增大該構件的截面強度，之后重復步驟1到步驟4，直到構件安全系數不小于設計限值；

整體層面的承載安全性判斷：若整體安全系數小于設計限值，則在步驟2所識別的高承載構件中，增大構件安全系數小于整體安全系數限值構件的截面強度，重復步驟1至步驟4，直到整體安全系數不小于設計限值。

7.根據權利要求3所述的設計方法，其中，步驟2中，所述的彈性模量縮減法中，通過有策略地調整單元彈性模量，以模擬結構的內力重分布和失效演化，進而確定結構的極限承載力；

所采用的彈性模量調整策略為：Ek+1e=Eke2(rk0)2(rke)2+(rk0)2,rke>rk0Eke,rke≤rk0;]]>

其中，下標k表示迭代步；上標e表示單元編碼；表示基準承載比；單元承載比f為結構的廣義屈服函數，m為廣義屈服函數的階次；E表示彈性模量。