基于數(shù)值模擬與改進遺傳算法的弧形鋼閘門結構優(yōu)化研究.pdf

1、弧形閘門作為水工建筑物中的工作閘門，對于水工建筑物的結構安全起到重要的作用?；⌒伍l門的設計，要做到安全可靠、技術先進、經濟合理。按照現(xiàn)行的弧形閘門設計規(guī)范設計閘門時，由于對弧形閘門空間整體結構的忽略，在設計時整體設計過于保守，材料性能未能充分發(fā)揮。優(yōu)化設計是一種新的設計方法，它是將最優(yōu)化原理和計算機技術相結合，從大量設計方案中找出最合適的設計方案。本文利用優(yōu)化設計的方法，對弧形閘門進行結構優(yōu)化，尋找最佳設計方案，以提高設計的效率和質量。

2、
　　本文以弧形閘門結構為研究對象，在深入學習研究標準遺傳算法及其結構優(yōu)化的原理的基礎上，將改進遺傳算法、有限元理論、參數(shù)化建模技術、Visual Basic編程語言、有限元軟件ANSYS二次開發(fā)技術相結合，利用Visual Basic建立弧形閘門結構優(yōu)化系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動調用ANSYS進行弧形閘門參數(shù)化建模，并對弧形閘門進行結構截面優(yōu)化和結構尺寸優(yōu)化。具體方法為首先使用ANSYS的APDL語言構建弧形閘門參數(shù)化模型，使用V

3、isual Basic編寫改進遺傳算法程序及設置優(yōu)化參數(shù)，通過ANSYS二次開發(fā)技術，實現(xiàn)Visual Basic對有限元軟件ANSYS的后臺調用，并將返回的計算結果進行優(yōu)化處理，最后輸出弧形閘門最優(yōu)模型。
　　本文首先建立弧形閘門有限元模型，并對在設計工況和自重荷載下工作的弧形閘門進行應力應變分析。在深入研究遺傳算法的基礎上引入模擬退火算法的選擇機制，提高了算法的運算效率，有效的緩解了遺傳算法的局部收斂問題。實現(xiàn)改進遺傳與弧形閘

4、門結構優(yōu)化的結合，將改進遺傳算法成功應用在弧形閘門的結構優(yōu)化中。建立弧形閘門結構優(yōu)化系統(tǒng)，成功實現(xiàn)了弧形閘門的結構優(yōu)化，并以一實際工程為例進行計算。優(yōu)化后案例閘門的重量減輕10.83％，成功實現(xiàn)了弧形閘門的結構優(yōu)化工作。其次本文對優(yōu)化前后的弧形閘門結構的應力應變情況進行對比分析;并在實現(xiàn)弧形閘門結構優(yōu)化的基礎上，將弧形閘門的設計變量進行分組對比，分別對弧形閘門進行了結構截面優(yōu)化及結構尺寸優(yōu)化并對比了優(yōu)化效果，同時本文討論了各組優(yōu)化變量的