連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化方法在拱式渡槽設(shè)計中的應(yīng)用.pdf

1、連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化是近年來結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究領(lǐng)域中難點和熱點的問題。拓撲優(yōu)化屬于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的概念設(shè)計階段，其優(yōu)化結(jié)果使得復雜結(jié)構(gòu)在概念設(shè)計階段即可獲得方案優(yōu)選。目前將拓撲優(yōu)化理論應(yīng)用到水工結(jié)構(gòu)設(shè)計中的例子還不多，但是隨著拓撲優(yōu)化理論的進一步發(fā)展和完善，拓撲優(yōu)化理論應(yīng)用于工程實踐的條件也日趨成熟。本文在閱讀大量外文文獻和國內(nèi)相關(guān)論文的基礎(chǔ)上，以連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化的基本理論和方法為基礎(chǔ)，對拱式渡槽系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提出了一些建議和方法。本文主要探討和

2、研究的工作有： 1、對連續(xù)體結(jié)構(gòu)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(shù)學模型分別做了探討和分析，并且對各個方法的優(yōu)缺點也進行了分析和討論。 2、根據(jù)水工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體情況，以 ANSYS 中 APDL 語言為基礎(chǔ)，二次開發(fā)出拓撲優(yōu)化程序；應(yīng)用 HYPERWORK 中 OPTISTRUCT 的拓撲優(yōu)化功能，探索性地利用結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計技術(shù)進行水工結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。

3、 3、利用開發(fā)的拓撲優(yōu)化程序?qū)笆蕉刹巯到y(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計做了大膽的嘗試。以東深供水改造工程中旗嶺渡槽為例，對渡槽拱軸線進行了拓撲優(yōu)化設(shè)計。將拓撲優(yōu)化所得的拱軸線與傳統(tǒng)常用設(shè)計方法而得的拱軸線進行比較，表明了拓撲優(yōu)化方法在渡槽拱軸線設(shè)計上的可行性和優(yōu)越性。接著對拱軸線進行拱截面的尺寸優(yōu)化，得到了較為滿意的結(jié)果。 4、比較了U形和矩形渡槽的斷面過水能力，以及結(jié)構(gòu)受力狀況。為解決矩形渡槽底板因拉應(yīng)力較大而產(chǎn)生裂縫的問題，應(yīng)用變密度法