公开(公告)号：CN118627356B

公开(公告)日：2024-11-05

申请号：CN202411080417.3

申请日：2024-08-08

申请人： 湖南科技大学

发明人： 张鹄志 ,  汪明玉 ,  熊新才 ,  陈显达 ,  罗捷先 ,  蒲广

IPC分类号： G06F30/23 ,  G06F30/13 ,  G06F111/04

摘要： 本发明涉及土木工程技术领域，公开了一种基于应变能拓扑优化的混凝土框架结构柱网生成方法。根据混凝土框架结构柱网设计方案建立混凝土框架结构柱网优化初始域，对待分析的相应混凝土框架结构构建有限元模型，对有限元模型施加竖向载荷；对有限元模型施加水平载荷，获取第一有限元分析结果，对有限元模型反向施加水平载荷，获取第二有限元分析结果；综合两次有限元分析结果计算柱单元组的灵敏度，根据灵敏度值删除预定数量的柱单元组；判定本次删除柱单元组后的柱总体积率是否满足柱总体积率约束，若满足终止优化并输出最优柱网拓扑，若不满足则重新分析。解决了土木工程中框架结构柱网布置不能自动化、数字化与智能化开展的问题。

公开(公告)号：CN118673741A

公开(公告)日：2024-09-20

申请号：CN202410471870.0

申请日：2024-04-19

申请人： 湖南科技大学

发明人： 王磊佳 ,  夏慧 ,  祝明桥 ,  唐天舒 ,  董嘉睿 ,  张鹄志 ,  汪建群

IPC分类号： G06F30/23 ,  G06F30/17 ,  G16C60/00 ,  G06F111/04 ,  G06F111/06 ,  G06F111/10 ,  G06F119/14

摘要： 本发明公开一种考虑材料性能约束的结构加固设计方法及相关装置，涉及结构加固设计技术领域，方法包括以下步骤：采用有限元分析技术，对待加固结构进行有限元网格划分并进行受力分析，以材料用量和许用应力为约束，以结构刚度最大化为目标，构建考虑材料性能约束的拓扑优化模型；求解后获得单元灵敏度矩阵；对其进行扩维计算，获得水平集函数，并对水平集函数的投影平面进行求解，得到平滑拓扑解；基于平滑拓扑解，判断是否满足约束条件，在不满足约束条件时，对设计参数进行更新，并继续迭代；而在满足约束条件时，将平滑拓扑解导入建模软件，即完成了结构加固设计。本发明能够快速且精准地生成不必经过严格修改的拓扑构型。

公开(公告)号：CN118468673B

公开(公告)日：2024-09-20

申请号：CN202410910571.2

申请日：2024-07-09

申请人： 湖南科技大学

发明人： 张鹄志 ,  陈显达 ,  李可飞

IPC分类号： G06F30/23 ,  G06F30/13 ,  G06F119/14 ,  G06F111/06 ,  G06F111/04

摘要： 本发明属于土木工程的结构设计技术领域，公开了一种钢筋混凝土开孔深梁的孔洞补强钢筋优化配置方法，包括如下步骤：根据钢筋混凝土开孔深梁的孔洞位置、尺寸，确定其直接压力路径；根据获得的直接压力路径，构建钢筋混凝土开孔深梁中孔洞补强钢筋的初始域；引入钢筋直径多等级拓扑优化法，基于得到的孔洞补强钢筋的初始域进行优化，得到孔洞补强钢筋优化配置后的钢筋混凝土开孔深梁。本发明能获得较高的承载能力和极限变形能力，更好地通过孔洞补强钢筋提高了孔洞侧的承载力，从而使得构件上其它部位的材料也能被充分地利用。

公开(公告)号：CN118504361A

公开(公告)日：2024-08-16

申请号：CN202410954148.2

申请日：2024-07-17

申请人： 湖南科技大学

发明人： 张鹄志 ,  贺庆超 ,  朱科达 ,  冯非凡

IPC分类号： G06F30/23 ,  G16C20/30 ,  G16C60/00 ,  G06F111/04 ,  G06F119/14

摘要： 本发明公开了一种基于最大伸长线应变最小化的混凝土结构拓扑优化方法，包括以下步骤：S1：确定混凝土结构的设计域与边界条件，进行有限元网格划分；S2：设定开裂应变的阈值，判断结构中各个单元的伸长线应变与开裂应变的大小关系，删除伸长线应变大于开裂应变的单元，保留伸长线应变小于或等于开裂应变的单元；S3：设定优化的体积率约束，并展开优化，直至达到约束条件下结构中的最大伸长线应变最小化，完成混凝土结构的优化处理。本发明提出的基于最大伸长线应变最小化的混凝土结构拓扑优化方法能够提高混凝土结构的抗裂设计效果，即使得混凝土结构在给定体积下裂缝少和裂缝宽度小。

公开(公告)号：CN115758832A

公开(公告)日：2023-03-07

申请号：CN202211477234.6

申请日：2022-11-23

申请人： 湖南科技大学

发明人： 张鹄志 ,  罗鹏 ,  马哲霖

IPC分类号： G06F30/23 ,  G06F30/13 ,  G06F111/04 ,  G06F119/14

摘要： 本发明涉及一种钢筋混凝土剪力墙的拟静力渐进演化拓扑优化方法，包括如下步骤：S1：建立初始有限元模型；S2：施加反复水平荷载；S3：对存活单元进行有限元分析；S4：提取正反加载荷载步下的应变能指标；S5：灵敏度指标对称化处理；S6：构建灵敏度；S7：灵敏度过滤；S8：判断是否满足停止准则，若满足则输出最终拓扑，若不满足，则执行S9；S9：计算灵敏度阈值；S10：判断是否满足删除准则，若满足则执行S11，若不满足，则执行S12；S11：用二分法处理阈值自适应调整系数，则返回执行S9；S12：淘汰小于灵敏度控制阈值的单元；S13：损伤清零，返回执行S2。本发明有利于演化出最优拓扑结构。

公开(公告)号：CN113191060A

公开(公告)日：2021-07-30

申请号：CN202110565512.2

申请日：2021-05-24

申请人： 湖南科技大学

发明人： 张鹄志 ,  刘鑫 ,  尹斌 ,  黄垚森

IPC分类号： G06F30/23 ,  G06F119/14

摘要： 本发明涉及一种混凝土深梁的钢筋直径多层次拓扑优化设计方法，具体包括如下步骤：S1：划分混凝土与钢筋单元；S2：定义初始参数；S3：展开有限元分析；S4：计算钢筋单元灵敏度；S5；判断最大钢筋应力是否大于钢筋允许应力；S6：判断是否所有钢筋单元都满足应力约束；S7：判断最大钢筋应力是否大于0.9倍的钢筋允许应力，是，则最高直径钢筋单元不再进行降级操作，再执行S8，否，则直接执行S8；S8：根据钢筋单元灵敏度与优化准则，完成每种钢筋之间的升降操作，并返回S3。本发明能够在原有的钢筋分离模式BESO的基础上引入多种钢筋直径的钢筋单元，基于应力约束来升级与降级不同的钢筋单元。

公开(公告)号：CN113130020A

公开(公告)日：2021-07-16

申请号：CN202110438657.6

申请日：2021-04-22

申请人： 湖南科技大学

发明人： 张鹄志 ,  罗鹏 ,  黄垚森 ,  马哲霖

IPC分类号： G16C60/00 ,  G16C10/00 ,  G06F30/23 ,  G06F111/06 ,  G06F119/14

摘要： 本发明涉及一种材料多尺度双向演化结构优化算法，具体包括如下步骤：S1：使用有限元网格离散整个设计域；S2：定义初始参数，包括目标体积率Vobj、各级材料的平均值调整系数αj、升级率er与降级率rr、材料尺度数n和各材料的弹性模量物理参数；S3：进行有限元分析；S4：计算单元灵敏度；S5：灵敏度过滤与更新：S6：计算每种材料的升级指标Pj,1和降级指标Pj,2；S7：进行相邻材料等级间的升降级操作；S8：判断是否达到目标体积率Vobj，是则优化结束，否则回到S3。本发明可以获得比经典BESO更优的解，该解柔顺度更低，更符合优化目标；演化出的杆系结构拓扑整体杆件更清晰，材料利用率更高。

公开(公告)号：CN109299519B

公开(公告)日：2021-02-05

申请号：CN201810998911.6

申请日：2018-08-29

申请人： 湖南科技大学

发明人： 张鹄志 ,  张棒 ,  王磊佳 ,  谢献忠

IPC分类号： G06F30/13 ,  G06F30/23 ,  G06F17/11 ,  G06F17/16 ,  G06F119/14

摘要： 本发明涉及一种混凝土构件拓扑拉压杆加窗渐进结构优化的方法，用于钢筋混凝土结构领域中的结构优化以及力学领域中的结构优化，包括建立分离式模型，定义模型的初始条件；划分好有限元单元，通过有限元单元计算出全部单元的米塞斯应力；利用公式和计算出结构的整体平均应变能及其淘汰单元应变能控制参量，删除设计区域内应力值低于平均应变能的单元并且记录删除单元的数量：将删除的单元数与全部单数比较；根据单元删除率调整单元删除数量；重复以上步骤，直到优化的结果大于或等于C*V，迭代停止。本发明避免删除的单元会对结构整体造成过多影响，解决了优化结果的畸变，并且不会降低计算效率。

公开(公告)号：CN109344437A

公开(公告)日：2019-02-15

申请号：CN201810991585.6

申请日：2018-08-29

申请人： 湖南科技大学

发明人： 张鹄志 ,  徐文韬 ,  黄垚森 ,  杨彤麟

IPC分类号： G06F17/50

摘要： 本发明属于土木工程的结构设计技术领域，具体涉及基于传力路径的钢筋混凝土复杂受力构件配筋设计方法，主要用于不符合平截面假定的钢筋混凝土复杂受力构件的配筋设计，比如深梁、剪力墙等，包括（1）获取钢筋混凝土复杂受力构件的传力路径；（2）根据传力路径来进行构件的配筋设计；（3）钢筋归并与整理；（4）对构件进行构造设计。本发明以传力路径为出发点进行钢筋混凝土复杂受力构件的配筋设计的这一想法，能够改变传统经验设计方法粗糙设计以致精度较低和仅基于试验统计以致理论支撑不够的局面，为如今难以较为准确求解的复杂受力结构构件或者新型材料的配筋设计提供一种新的技术思路。

公开(公告)号：CN109299519A

公开(公告)日：2019-02-01

申请号：CN201810998911.6

申请日：2018-08-29

申请人： 湖南科技大学

发明人： 张鹄志 ,  张棒 ,  王磊佳 ,  谢献忠

IPC分类号： G06F17/50 ,  G06F17/11 ,  G06F17/16

摘要： 本发明涉及一种混凝土构件拓扑拉压杆加窗渐进结构优化的方法，用于钢筋混凝土结构领域中的结构优化以及力学领域中的结构优化，包括建立分离式模型，定义模型的初始条件；划分好有限元单元，通过有限元单元计算出全部单元的米塞斯应力；利用公式和 计算出结构的整体平均应变能及其淘汰单元应变能控制参量，删除设计区域内应力值低于平均应变能的单元并且记录删除单元的数量：将删除的单元数与全部单数比较；根据单元删除率调整单元删除数量；重复以上步骤，直到优化的结果大于或等于C*V，迭代停止。本发明避免删除的单元会对结构整体造成过多影响，解决了优化结果的畸变，并且不会降低计算效率。