针对结构拓扑优化中存在的计算量大,计算效率低的问题,以二维结构拓扑优化问题为研究对象,提出了一种GPU并行计算方法。通过对已有串行算法进行研究,结合GPU并行计算的基本特点,采用节点刚度方法计算结构刚度矩阵,相对于MATLAB向量化计算,该算法加速效果显著。以固体各向同性材料惩罚法进行结构拓扑优化为例,在CUDA平台下实现了对结构化网格二维拓扑优化问题的GPU并行计算,得到了清晰的拓扑构型,将该方法与现有计算方法进行对比,GPU并行计算速度有较大提升。

为了研究K6型和K8型铝合金板式节点单层球面网壳的自振特性,采用有限元软件ANSYS进行了大规模有限元分析,分析中考虑了矢跨比、跨度、屋面荷载、跨厚比、网格密度、约束条件等参数的影响。基于有限元分析结果,拟合得到了不考虑节点刚度影响时单层球面网壳的基本自振频率估算公式。考虑板式节点刚度的影响,引入基频放大系数,进一步提出了考虑板式节点刚度影响的网壳基频估算公式。将所提出的估算公式的计算值与某铝合金板式节点网壳的实测基频进行了比较,结果吻合良好,证明了公式的有效性。

液压减振器两端橡胶节点能够保护作动器的安全，但其参数会对减振器的性能产生很大影响。将节点等效成并联的弹簧阻尼系统，建立了作动器橡胶节点的动力学模型，理论分析了节点刚度以及作动频率对作动力滞后相位的影响。充分考虑液压阀和负载的影响，利用SIMPACK和MATLAB建立了液压作动器和车辆系统的联合仿真模型，并对不同节点刚度的情况进行了仿真分析。结果表明：对于较低的工作频带，节点刚度对实际输出到车体上的作动力影响不大，但会造成作动器活塞杆的作动位移产生很大差异。最后，给出了实际应用中合理选择橡胶节点参数的建议。