拓撲優(yōu)化理論在拱壩優(yōu)化設計中的應用.pdf

1、優(yōu)化設計在現代結構設計中已經占有了重要的地位,它能使工程人員從眾多的方案中得較為完善或合適的最優(yōu)設計,是設計和制造的重要環(huán)節(jié),并貫穿于整個研產過程。結構拓撲優(yōu)化是近年來結構優(yōu)化研究領域中的前沿課題和熱點問題,也是結構優(yōu)化中的重點和難點。與尺寸優(yōu)化和形狀優(yōu)化相比,結構拓撲優(yōu)化需要確定的參數更多,取得的經濟效益更大,對工程設計人員更具吸引力。隨著拓撲優(yōu)化理論的進一步發(fā)展和完善,其應用于工程實踐的條件也日趨成熟。
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2、文獻和國內相關論文的基礎上,深入研究連續(xù)體結構拓撲優(yōu)化的基本理論和方法,并就其在拱壩體形優(yōu)化設計中的應用,做了一些探討和嘗試。具體的研究工作如下：(1)對連續(xù)體結構的拓撲優(yōu)化方法作了較為深入地研究,對均勻化方法、變密度方法以及變厚度方法等拓撲優(yōu)化方法的數學模型分別做了探討和分析。利用結構拓撲優(yōu)化方法中較為常用的均勻化方法,探討了水工結構拓撲優(yōu)化設計的具體方法,并以微結構單胞為基礎,解釋了均勻化方法的數學模型和有限元求解的數值迭代算式。(

3、2)通過對拱壩的合理空間分布形式研究。在滿足拱壩約束條件下,以壩體體積最小為目標,給出了分布荷載作用下的拓撲優(yōu)化過程。在ANSYS有限元分析軟件基礎上,開發(fā)了較為通用的拓撲優(yōu)化程序,從而在技術角度方面解決了拱壩結構的拓撲優(yōu)化。(3)拱壩三維有限元應力分析存在應力集中現象,壩體端部的應力失真。利用等效應力命令流,計算壩體端部等效應力來驗算壩體端部應力是否滿足規(guī)范要求。(4)利用拓撲優(yōu)化理論方法對拱壩的體形優(yōu)化做了嘗試,對拱壩的拓撲優(yōu)化進行