拓撲優(yōu)化理論及其在拱壩優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用.pdf

1、拓撲優(yōu)化是近年來結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究領(lǐng)域中的前沿課題和熱點問題，也是結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化需要確定的參數(shù)更多，取得的經(jīng)濟效益更大，對工程設(shè)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(yīng)用于工程實踐的條件也日趨成熟。本文深入研究了拓撲優(yōu)化的基本理論和方法，并就其在拱壩體形優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用，做了一些探討和嘗試，具體的研究工作如下： 1、研究和比較了均勻化方法、變密度方法以及變厚度方法等拓撲

2、優(yōu)化方法的數(shù)學(xué)模型，并且對各個方法的優(yōu)缺點進行了分析和討論。 2、利用結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化方法中較為常用的均勻化方法，探討了水工結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計的具體方法，并以微結(jié)構(gòu)單胞為基礎(chǔ)，解釋了均勻化方法的數(shù)學(xué)模型和有限元求解的數(shù)值迭代算式。 3、根據(jù)拱壩特點，以體積最小為目標(biāo)，對拱壩的合理空間分布形式進行了研究，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(chǔ)上，開發(fā)了較為通用的拓撲優(yōu)化程序，從而在技術(shù)角度方面解決了拱