基于可靠度的桥梁结构动力优化设计

1

作者 黄海新 吕亚伦 程寿山 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期998-1004,共7页

针对桥梁结构所受动荷载具有不确定性的问题,基于模态叠加法推导了动力响应的数字特征,利用一次二阶矩法建立结构的动应力可靠度约束函数,并对其进行显示化处理,分别建立了以频率、动位移和动应力可靠度为约束的动力优化设计数学模型,... 针对桥梁结构所受动荷载具有不确定性的问题,基于模态叠加法推导了动力响应的数字特征,利用一次二阶矩法建立结构的动应力可靠度约束函数,并对其进行显示化处理,分别建立了以频率、动位移和动应力可靠度为约束的动力优化设计数学模型,并基于Matlab平台编制了相应的优化程序。算例测试结果表明,动力优化准则法、粒子群算法和灰狼算法均能在同时满足动力性能和应力可靠度约束条件下使结构整体质量目标函数获得最优值,其中PSO收敛性和稳定性好,DOC迭代次数少,且优化后构件可靠度相较于传统动力优化设计提升超过70%。同时发现,为确保面临较大不确定性时结构的可靠度指标不降低,结构优化后的质量会随着荷载幅值变异系数的增大而有所增加。本文方法可为桥梁结构受外界随机激励下的动力优化设计问题提供理论指导。 展开更多

关键词 结构动力优化设计 动力特性 动力响应 桥梁结构 结构可靠度

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摩托车车架结构动力优化设计 被引量：9

2

作者 黄剑鸣 雷刚 陈松 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2010年第1期119-122,127,共5页

应用MSC.Nastran对某型摩托车车架结构的动态特性进行研究,将其计算结果与试验模态分析结果做比较,验证车架有限元模型的准确性。然后从引起摩托车振动的两个根源(路面激励和发动机激励)出发,着重从发动机激励方面考虑,通过对车架结构... 应用MSC.Nastran对某型摩托车车架结构的动态特性进行研究,将其计算结果与试验模态分析结果做比较,验证车架有限元模型的准确性。然后从引起摩托车振动的两个根源(路面激励和发动机激励)出发,着重从发动机激励方面考虑,通过对车架结构进行动力优化设计,有效地避免了摩托车常用工况下车架前几阶固有频率与发动机的一、二阶惯性力频率一致引起的摩托车共振问题,从而改善摩托车的动态特性,提高摩托车的乘坐舒适性和耐久性。 展开更多

关键词 摩托车 车架结构 有限元 模态分析 动力优化设计

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基于遗传算法的微型飞行器气动力优化设计 被引量：10

3

作者 刘洁 杨爱明 翁培奋 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第2期173-177,共5页

本文以固定机翼式微型飞行器的翼型气动力优化设计为研究背景,在105量级的低雷诺数范围内,把遗传算法与Navier-Stokes方程数值解法相结合,建立了一种以实数编码为基础的自适应算法模型。在基准翼型的基础上,结合锦标赛选择、部分交叉以... 本文以固定机翼式微型飞行器的翼型气动力优化设计为研究背景,在105量级的低雷诺数范围内,把遗传算法与Navier-Stokes方程数值解法相结合,建立了一种以实数编码为基础的自适应算法模型。在基准翼型的基础上,结合锦标赛选择、部分交叉以及自适应变异算子,对翼型进行了升阻比气动力优化设计,并设计了一种高效的复制算子来提高算法的稳定性和计算效率。优化后的翼型升阻比提高显著,表明该算法对低雷诺数翼型的气动外形设计合理有效。 展开更多

关键词 微型飞行器 遗传算法 NAVIER-STOKES方程 低雷诺数翼型 气动力优化设计

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基于性能的隔震结构动力优化设计 被引量：5

4

作者 李刚 杨迪雄 程耿东 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期160-165,共6页

结合优化问题的特点,应用稳健的优化算法以合理的计算代价求解了非线性隔震结构含瞬态约束的混合变量动力优化设计问题.首先根据投资-效益准则建立了基础隔震结构一体化优化设计模型,其中目标函数是结构寿命周期内的总费用,包括结构初... 结合优化问题的特点,应用稳健的优化算法以合理的计算代价求解了非线性隔震结构含瞬态约束的混合变量动力优化设计问题.首先根据投资-效益准则建立了基础隔震结构一体化优化设计模型,其中目标函数是结构寿命周期内的总费用,包括结构初始造价和损失期望,约束条件包括隔震层水平位移、上部结构层间变形等,优化模型同时对上部结构截面尺寸和隔震器参数进行优化.充分利用铅芯橡胶支座隔震结构的局部非线性性质,使非线性隔震结构的时程分析计算效率接近线性动力分析.然后应用含潜在约束策略的序列二次规划算法,并结合选择性动态圆整法进行具有连续、离散混合变量的隔震结构的非线性动力优化设计.算例表明了优化模型和算法的正确性和有效性. 展开更多

关键词 基础隔震结构 基于性能的一体化设计 非线性动力优化设计 混合变量

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基于上下部共同作用的群桩动力优化设计 被引量：3

5

作者 熊辉 邹银生 蒋建国 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期590-594,共5页

基于复形调优的基本理论,利用群桩动力阻抗的频域相关性,以体系周期为基本目标函数,着重讨论并估计了群桩抽桩布置于体系动力反应的影响。通过数值计算分析,认为在带桩结构工程应用该法进行动力分析是可行的,同时也为桩基承载结构提供... 基于复形调优的基本理论,利用群桩动力阻抗的频域相关性,以体系周期为基本目标函数,着重讨论并估计了群桩抽桩布置于体系动力反应的影响。通过数值计算分析,认为在带桩结构工程应用该法进行动力分析是可行的,同时也为桩基承载结构提供了一种新的设计思路。 展开更多

关键词 群桩 动力优化设计 复形调优 目标函数 频域相关性 桩基 高层建筑物

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考虑自振周期的高层混凝土建筑结构动力优化设计 被引量：3

6

作者 孙树立 袁明武 《振动工程学报》 EI CSCD 1997年第3期287-292,共6页

风载对高层建筑结构会产生一定的动力效应，控制这种动力效应的有效方法之一是限制结构的自振周期。本文提出了一种以有限元分析和严格推导的优化准则方法为基础的动力优化设计方法，将结构构件的截面尺寸作为设计变量，在构件单元的强... 风载对高层建筑结构会产生一定的动力效应，控制这种动力效应的有效方法之一是限制结构的自振周期。本文提出了一种以有限元分析和严格推导的优化准则方法为基础的动力优化设计方法，将结构构件的截面尺寸作为设计变量，在构件单元的强度、构件单元尺寸和自振周期的限制等约束条件下，求解以最小结构重量为目标的最优解。算例表明，此算法十分有效、可靠，可适用于大型高层混凝土建筑结构的优化设计。 展开更多

关键词 风载 自振周期 动力优化设计 高层建筑 混凝土

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模糊理论在结构动力优化设计中的应用 被引量：1

7

作者 武超 徐新喜 《机械设计与制造》 北大核心 2005年第3期3-5,共3页

简述了结构动力优化设计和模糊优化设计的国内外研究进展;分单目标结构模糊动力优化设计和多目标结构模糊动力优化设计,介绍了模糊理论应用于结构动力优化设计的方法;指出了结构模糊动力优化设计理论上存在的不足和今后研究的重点。

关键词 模糊优化设计 结构动力优化设计 隶属函数

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网格变形控制技术在带前置定子导管桨水动力优化设计中的应用

8

作者 刘敏 张宁 +2 位作者 高同兵 闫学琳 陈小宁 《舰船科学技术》 2011年第12期19-23,共5页

应用网格变形控制技术,对带前置定子导管桨进行了转动叶片水动力外形的优化设计研究,优化方案的敞水效率较原始方案提高了2%,并能显著减弱叶梢流动的分离现象。优化结果表明,基于网格变形控制技术的网格重构方法能在保证网格相似性的条... 应用网格变形控制技术,对带前置定子导管桨进行了转动叶片水动力外形的优化设计研究,优化方案的敞水效率较原始方案提高了2%,并能显著减弱叶梢流动的分离现象。优化结果表明,基于网格变形控制技术的网格重构方法能在保证网格相似性的条件下,解决多方案网格自动生成的难题,便于进行组合式推进器的水动力性能优化设计。 展开更多

关键词 网格变形控制技术 带前置定子导管桨 水动力优化设计

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涡轴发动机振能转移优化设计方法与实验研究

9

作者 高永强 刘准 +1 位作者 廖明夫 陈忠斌 《推进技术》 北大核心 2025年第5期287-298,共12页

为优化带共用支承结构双转子系统的不平衡响应特性,使其在同等不平衡量下能够在较大的转速范围内稳定运行,提出了一种适用于带共用支承结构双转子系统的振能转移优化设计方法,并对双转子系统的模型进行了有限元动力学特性计算和动力学... 为优化带共用支承结构双转子系统的不平衡响应特性,使其在同等不平衡量下能够在较大的转速范围内稳定运行,提出了一种适用于带共用支承结构双转子系统的振能转移优化设计方法,并对双转子系统的模型进行了有限元动力学特性计算和动力学优化设计。优化后,该模型在各阶自激励模态下的可容度均超过0.8,能够满足可容模态设计要求。以某涡轴发动机为参考对象,设计并加工了一套带共用支承结构的双转子实验器,该实验器能够模拟4种不同刚度下带共用支承结构双转子系统的动力学特性。使用该实验器进行了动力学特性计算验证实验,在4种刚度组合下,该实验器在各阶自激励模态下临界转速的误差均不大于7%,这表明建立的带共用支承结构双转子系统的模型是准确的。使用该实验器进行了不平衡响应峰值对比实验和抗振特性对比实验,与优化前的刚度组合相比,在最优的刚度组合下,动力涡轮的不平衡响应峰值降低了51.49%,最大许用不平衡量提升了79.21%,这说明振能转移优化设计对于降低动力涡轮的不平衡响应和提升动力涡轮的抗振特性效果显著。分别对振能转移优化前和振能转移优化后的实验器进行了长时间“共振”实验,优化前的实验器无法在临界转速处长时间运行,不满足可容模态设计要求,而对于优化后的实验器,动力涡轮在其自激励一阶模态临界转速处长时间运行时的不平衡响应增幅为5.37%,燃气发生器在其自激励一阶模态临界转速处长时间运行时的不平衡响应增幅为1.39%,能够满足可容模态设计要求。 展开更多

关键词 涡轴发动机 共用支承结构 动力学优化设计 振能转移 可容模态

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4自由度含局部闭链式码垛机器人动力学优化设计 被引量：24

10

作者 张良安 马寅东 +1 位作者 单家正 解安东 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期336-341,共6页

提出一种4自由度含局部闭链式码垛机器人动力学优化设计方法。在建立其刚体动力学模型的基础上,提出在目标轨迹及确定运动规律下,以机器人大臂与小臂关节驱动力矩基于目标轨迹上的最大值最小作为动力学优化目标。在此基础上,构造有约束... 提出一种4自由度含局部闭链式码垛机器人动力学优化设计方法。在建立其刚体动力学模型的基础上,提出在目标轨迹及确定运动规律下,以机器人大臂与小臂关节驱动力矩基于目标轨迹上的最大值最小作为动力学优化目标。在此基础上,构造有约束的多目标优化问题,并利用理想点法将该多目标优化问题转化成单目标优化问题加以解决。工程实例证明利用所提方法优化后得到的机器人尺度参数,能够使机器人在目标轨迹上的动力学性能明显改善,大臂与小臂关节驱动力矩峰值降幅分别为9.782%和8.207%,说明优化方法合理、有效。 展开更多

关键词 码垛机器人局部闭链轨迹规划 动力学优化设计

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内燃机配气凸轮机构型线的动力学优化设计 被引量：13

11

作者 卢月娥 任述光 杨大平 《湖南农业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2002年第6期522-524,共3页

为减少内燃机配气机构的冲击振动 ,提高其动力性和经济性 ,用优化设计方法将配气机构简化为单质量振动系统 ,建立其动力学优化设计的数学模型 .以复合摆线 型凸轮为例 ,进行动力学优化设计 .结果表明 :优化方案和原方案相比 ,丰满系数... 为减少内燃机配气机构的冲击振动 ,提高其动力性和经济性 ,用优化设计方法将配气机构简化为单质量振动系统 ,建立其动力学优化设计的数学模型 .以复合摆线 型凸轮为例 ,进行动力学优化设计 .结果表明 :优化方案和原方案相比 ,丰满系数提高了 1.2 5 % ,动态最大正加速度在上升段下降 1% ,但在下降段上升了 5 % ,动态最大负加速度下降 6.4% ,系统动态速度及动态加速度振幅比未优化方案要小 。 展开更多

关键词 凸轮机构型线 动力学优化设计 内燃机 配气机构 单质量振动系统 数学模型

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热超声封装高频换能器的动力学优化设计 被引量：4

12

作者 王福军 赵兴玉 +1 位作者 张大卫 武一民 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期536-540,共5页

为提高热超声封装效率、降低封装温度,研究了高频超声换能器的动力学优化设计.基于一维振动和波动理论,建立了换能器的解析模型,得到了压电振子、指数形聚能器和劈刀的波动方程.借助有限元分析软件ANSYS参数化建模,分别对压电振子和聚... 为提高热超声封装效率、降低封装温度,研究了高频超声换能器的动力学优化设计.基于一维振动和波动理论,建立了换能器的解析模型,得到了压电振子、指数形聚能器和劈刀的波动方程.借助有限元分析软件ANSYS参数化建模,分别对压电振子和聚能器进行优化设计.考虑材料、形状和尺寸对其振动特性的影响,得到了换能器最优模型.通过阻抗分析仪和多普勒激光测振仪对换能器进行电谐振和机械谐振测试.实验结果表明,该换能器在其工作频率附近不存在非纵振模态和其它寄生的振动形式,从而方便了超声信号发生器设计. 展开更多

关键词 热超声封装 超声换能器 动力学优化设计 激光多普勒测试

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带TMD的结构基于动力可靠性约束的优化设计 被引量：9

13

作者 李创第 黄天立 +2 位作者 李暾 邹万杰 何益斌 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2004年第6期121-125,共5页

本文在运用复模态法求得多自由度带TMD结构随机地震响应解析解的基础上,采用基于动力可靠性约束的优化设计方法对TMD装置参数的优化取值进行了系统研究,以结构最大位移响应的期望值为目标函数,以TMD装置响应的动力可靠性为约束条件,运... 本文在运用复模态法求得多自由度带TMD结构随机地震响应解析解的基础上,采用基于动力可靠性约束的优化设计方法对TMD装置参数的优化取值进行了系统研究,以结构最大位移响应的期望值为目标函数,以TMD装置响应的动力可靠性为约束条件,运用罚函数法获得到TMD装置的优化设计参数,并给出了算例,从而建立了带TMD结构基于动力可靠性约束的抗震优化设计的一整套方法。本文方法也可用于基础隔震结构、带TLD减震结构以及带TMD和TLD抗风结构的优化设计。 展开更多

关键词 TMD 复模态 随机地震响应 基于动力可靠性的优化设计

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一种基于GA的动力学优化设计方法 被引量：3

14

作者 毛保全 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第3期286-288,共3页

根据动力学优化设计问题的特点并利用复合形法对传统的GA进行了改造 ,在此基础上提出了一种新的动力学优化设计方法。数值实验结果表明 ,该方法结果正确 。

关键词 优化 遗传算法 动力学优化设计

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基于模拟退火算法的动力头优化设计(英文)

15

作者 刘道华 乔春平 +1 位作者 原思聪 王发展 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2007年第6期878-884,共7页

根据模拟退火算法的基本原理,定义了动力头优化的目标函数及各种约束条件,给出了模拟退火算法对动力头优化的具体过程.分析对比了常规退火算法同改进的退火算法及采用MATLAB工具箱中fmincon函数对动力头优化的结果.优化结果和实验分析表... 根据模拟退火算法的基本原理,定义了动力头优化的目标函数及各种约束条件,给出了模拟退火算法对动力头优化的具体过程.分析对比了常规退火算法同改进的退火算法及采用MATLAB工具箱中fmincon函数对动力头优化的结果.优化结果和实验分析表明,采用改进的模拟退火算法对动力头优化设计是获取问题最优解的好方法. 展开更多

关键词 模拟退火算法 动力头优化设计 常规优化算法

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基于脉冲子结构的探测器结构动力学优化设计 被引量：2

16

作者 陈树霖 刘莉 +2 位作者 陈昭岳 岳振江 孙浩然 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期968-975,共8页

针对传统结构优化设计中,精细化模型求解复杂结构动响应过于耗时的问题,引入保精度、高效的脉冲子结构方法,提出一种考虑结构动力学响应的优化设计流程,并对月球探测器太阳翼结构进行优化分析,获得了太阳翼结构设计参数,有效地提高了太... 针对传统结构优化设计中,精细化模型求解复杂结构动响应过于耗时的问题,引入保精度、高效的脉冲子结构方法,提出一种考虑结构动力学响应的优化设计流程,并对月球探测器太阳翼结构进行优化分析,获得了太阳翼结构设计参数,有效地提高了太阳翼动力学特性指标,改善了月球探测器关键位置处的动力学环境。结果表明,脉冲子结构方法可以有效应用于航天器结构动力学优化设计,提高优化设计效率,所得优化结果对实际结构设计具有一定指导意义。 展开更多

关键词 脉冲子结构方法 结构动响应分析 月球探测器 太阳翼 动力学优化设计

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近断层地震动作用下隔震结构的优化设计 被引量：8

17

作者 杨迪雄 李刚 程耿东 《世界地震工程》 CSCD 北大核心 2006年第1期1-8,共8页

首先讨论了近断层脉冲型地震动的特点,并以台湾集集地震实际脉冲型近震记录为地震动输入,应用含潜在约束策略的序列二次规划算法,对安装铅芯橡胶隔震支座的钢筋混凝土框架隔震结构的隔震器参数和上部结构构件截面几何尺寸进行一体化优... 首先讨论了近断层脉冲型地震动的特点,并以台湾集集地震实际脉冲型近震记录为地震动输入,应用含潜在约束策略的序列二次规划算法,对安装铅芯橡胶隔震支座的钢筋混凝土框架隔震结构的隔震器参数和上部结构构件截面几何尺寸进行一体化优化设计,然后输入E l Centro(1940)、Taft(1952)地震波对优化后的隔震结构进行地震反应分析。计算结果表明,对考虑脉冲型近断层地震动作用的隔震结构进行参数优化设计后,该隔震结构能同时满足脉冲型和普通非脉冲型近震作用的结构设计需求。 展开更多

关键词 结构抗震 近断层地震动 隔震结构 铅芯橡胶支座 动力优化设计

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基于随机振动的拱圈结构动力机会约束规划设计 被引量：1

18

作者 谢能刚 王彪 邵韦循 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2001年第2期79-81,共3页

针对地震振动作用的随机性 ,建立了带有随机参数的结构动力机会约束规划设计模型。在拱圈结构的动力优化设计中 ,采用随机模拟技术 ,利用上述模型对工程实例进行了分析计算 ,优化结果充分显示动力机会约束规划设计可有效降低拱圈结构遭... 针对地震振动作用的随机性 ,建立了带有随机参数的结构动力机会约束规划设计模型。在拱圈结构的动力优化设计中 ,采用随机模拟技术 ,利用上述模型对工程实例进行了分析计算 ,优化结果充分显示动力机会约束规划设计可有效降低拱圈结构遭受地震振动袭击时的系统风险。 展开更多

关键词 随机振动 动力优化设计 机会约束规划 拱圈结构 地震振动

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可调动力吸振器降噪设计方法研究 被引量：2

19

作者 杨德庆 戴浪涛 《舰船科学技术》 北大核心 2006年第5期43-47,共5页

可调动力吸振器的出现拓展了动力吸振器的应用范围,然而将其应用于降噪声学设计,目前研究得并不充分,这主要是由于声学实验和声学数值仿真的代价与难度所致。本文采用声学边界元法与结构动力优化方法,研究了四边简支板在不同设计准则下... 可调动力吸振器的出现拓展了动力吸振器的应用范围,然而将其应用于降噪声学设计,目前研究得并不充分,这主要是由于声学实验和声学数值仿真的代价与难度所致。本文采用声学边界元法与结构动力优化方法,研究了四边简支板在不同设计准则下采用可调动力吸振器进行降噪声学设计的效果,为可调谐动力吸振器的降噪应用提供指导。数值计算结果表明,将调谐、解调作为声学设计策略各有优缺点。调谐策略的优点是能将动力吸振器作用区域附近的振动降为最低,但并不能保证噪声指标减少最多。解调策略的优点是能将全局声学指标降到最低,但在实际应用中噪声信号的采集和反馈控制代价过高。本文建议采用振动水平极小化策略来代替解调和调谐策略进行声学优化设计。数值计算结果与文献实验结果的对比验证了本文策略的有效性。同时本文研究了动力吸振器参数对主振系统整体和局部模态的影响。 展开更多

关键词 动力吸振器 降噪 动力优化设计 模态

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TMD控制优化设计及振动台试验研究 被引量：36

20

作者 李创第 黄天立 +3 位作者 李暾 邹万杰 方重 林志兴 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第7期19-25,共7页

以Kanai-Tajimi谱作为理论分析和振动台试验的地震激励模型,在运用复模态法获得多自由度带TMD结构随机地震响应解析解的基础上,对TMD结构参数的优化取值问题进行系统的理论与试验研究,运用常规的和基于动力可靠性约束的两种优化设计方法... 以Kanai-Tajimi谱作为理论分析和振动台试验的地震激励模型,在运用复模态法获得多自由度带TMD结构随机地震响应解析解的基础上,对TMD结构参数的优化取值问题进行系统的理论与试验研究,运用常规的和基于动力可靠性约束的两种优化设计方法,得出TMD结构的优化参数取值,并通过一个三层2m×2m×6m的大尺度TMD减震结构模型的振动台试验,检验优化设计方法的有效性,该方法可用于基础隔震结构、带TLD减震结构以及带TMD、TLD抗风结构的优化设计。 展开更多

关键词 TMD 复模态 随机地震响应 动力可靠性约束的优化设计 大型振动台模型试验

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