本文關(guān)鍵詞：基于ANSYS的雙曲拱壩體形優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：水能作為一種清潔能源,不僅環(huán)保,還具有可再生性,其開(kāi)發(fā)利用具有重要意義。水能的開(kāi)發(fā)離不開(kāi)大壩的建設(shè),而拱壩就是其中一種很重要的壩型,以結(jié)構(gòu)合理、體形優(yōu)美而著稱。近年來(lái),拱壩受到廣大大壩設(shè)計(jì)者們的重視,其應(yīng)用越來(lái)越廣泛。拱壩的體形關(guān)系到壩體的安全、造價(jià)和施工等方面,對(duì)其有重要的影響。在給定地形、地質(zhì)及荷載組合的條件下,對(duì)拱壩進(jìn)行體形優(yōu)化設(shè)計(jì),尋找最經(jīng)濟(jì)合理的體形,具有很現(xiàn)實(shí)的工程意義。我國(guó)是地震多發(fā)地區(qū),考慮地震對(duì)大壩可能帶來(lái)的災(zāi)難性后果,所以對(duì)大壩進(jìn)行抗震驗(yàn)算是十分必要的。本文基于有限單元法和ANSYS軟件,對(duì)拋物線型雙曲拱壩進(jìn)行了靜力分析,得到了拱壩在靜力荷載下應(yīng)力和位移的分布情況。然后本文以壩體體積和大壩應(yīng)力為目標(biāo)函數(shù),分別采用ANSYS有限元自帶的零階優(yōu)化和一階優(yōu)化方法實(shí)現(xiàn)拱壩的體形優(yōu)化。本文通過(guò)參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言APDL,編制ANSYS命令流文件,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)讀入?yún)?shù)、自動(dòng)建立模型和自動(dòng)執(zhí)行最優(yōu)化分析等操作過(guò)程,使得在以往設(shè)計(jì)過(guò)程中由于不斷重復(fù)操作而消耗的時(shí)間大大減少,操作過(guò)程簡(jiǎn)便快捷。最后,考慮地震對(duì)大壩可能造成的破壞,對(duì)優(yōu)化后的拱壩進(jìn)行抗震驗(yàn)算。采用ANSYS結(jié)構(gòu)分析軟件,同樣通過(guò)APDL編制相應(yīng)的命令流文件,求出結(jié)構(gòu)的自震特性和水平地震作用下的動(dòng)力反應(yīng),實(shí)現(xiàn)了拱壩的抗震性能分析。本文通過(guò)工程實(shí)例,證明了利用ANSYS自帶的零階優(yōu)化和一階優(yōu)化方法進(jìn)行拱壩體形優(yōu)化設(shè)計(jì)是可行且合理的。同時(shí)利用ANSYS有限元實(shí)現(xiàn)了拱壩的抗震性能分析。事實(shí)證明,該程序可靠性強(qiáng)、效率高、收斂性穩(wěn)定,而且過(guò)程簡(jiǎn)單,智能化程度高。
【關(guān)鍵詞】：雙曲拱壩 體形優(yōu)化 抗震性能分析 ANSYS 參數(shù)設(shè)計(jì)語(yǔ)言APDL
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TV642.42
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 拱壩的發(fā)展及研究意義10-11
• 1.2 拱壩應(yīng)力分析方法11-12
• 1.3 拱壩體形優(yōu)化的發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.4 拱壩抗震計(jì)算動(dòng)力分析方法13-14
• 1.5 本文研究的主要工作14-16
• 第2章 拱壩有限元計(jì)算原理16-27
• 2.1 有限單元法的基本原理及其計(jì)算步驟16-20
• 2.1.1 有限單元法的基本原理16-18
• 2.1.2 有限單元法的基本步驟18-20
• 2.2 有限元等效應(yīng)力及其計(jì)算方法20-24
• 2.2.1 截面內(nèi)力的計(jì)算20-21
• 2.2.2 壩體上下游壩面應(yīng)力的計(jì)算21-24
• 2.3 拱壩抗震計(jì)算理論與方法24-26
• 2.3.1 模態(tài)分析的基本原理24-25
• 2.3.3 反應(yīng)譜計(jì)算分析25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第3章 拱壩優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型和方法27-37
• 3.1 拱壩的幾何模型27-30
• 3.1.1 拱冠梁的幾何描述27-28
• 3.1.2 水平拱圈的幾何描述28-30
• 3.2 拱壩體形優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型30-32
• 3.2.1 設(shè)計(jì)變量30
• 3.2.2 目標(biāo)函數(shù)30-31
• 3.2.3 約束條件31-32
• 3.3 拱壩體形優(yōu)化的方法32-33
• 3.3.1 直接優(yōu)化法32-33
• 3.3.2 間接優(yōu)化法33
• 3.4 序列二次規(guī)劃法33-36
• 3.4.1 非線性規(guī)劃向二次規(guī)劃的轉(zhuǎn)化33-34
• 3.4.2 二次規(guī)劃的求解問(wèn)題34-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 第4章 基于ANSYS的拱壩參數(shù)化分析37-45
• 4.1 ANSYS與APDL參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言37-38
• 4.1.1 ANSYS簡(jiǎn)介37
• 4.1.2 APDL語(yǔ)言簡(jiǎn)介37-38
• 4.2 基于APDL語(yǔ)言的拱壩建模38-41
• 4.2.1 坐標(biāo)系的選擇38
• 4.2.2 幾何模型的建立38-39
• 4.2.3 有限元模型的建立與求解39-40
• 4.2.4 壩體等效應(yīng)力的計(jì)算40-41
• 4.3 基于ANSYS的拱壩體形優(yōu)化的過(guò)程41-43
• 4.3.1 結(jié)構(gòu)分析41
• 4.3.2 優(yōu)化分析41-43
• 4.4 基于ANSYS的拱壩抗震分析過(guò)程43-44
• 4.5 本章小結(jié)44-45
• 第5章 工程算例分析45-75
• 5.1 工程概況45
• 5.2 基本資料45-46
• 5.2.1 拱壩體形參數(shù)45
• 5.2.2 拱壩材料參數(shù)45-46
• 5.2.3 氣溫資料46
• 5.2.4 荷載組合46
• 5.3 拱壩結(jié)構(gòu)分析46-53
• 5.3.1 拱壩有限元計(jì)算模型46-47
• 5.3.2 壩體位移與應(yīng)力計(jì)算結(jié)果47-53
• 5.4 以體積為目標(biāo)的拱壩體形優(yōu)化53-59
• 5.4.1 拱壩優(yōu)化模型53-54
• 5.4.2 拱壩體形優(yōu)化后結(jié)果與分析54-59
• 5.5 以應(yīng)力為目標(biāo)的拱壩體形優(yōu)化59-69
• 5.5.1 以最大主拉應(yīng)力為目標(biāo)59-64
• 5.5.2 以最大主壓應(yīng)力為目標(biāo)的體形優(yōu)化64-69
• 5.6 拱壩抗震性能分析69-73
• 5.6.1 拱壩計(jì)算模型和計(jì)算參數(shù)69-70
• 5.6.2 計(jì)算結(jié)果分析70-73
• 5.7 本章小結(jié)73-75
• 第6章 結(jié)論與展望75-77
• 6.1 結(jié)論75-76
• 6.2 研究展望76-77
• 參考文獻(xiàn)77-82
• 在校期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其它成果82-83
• 致謝83

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 丁陸軍;;國(guó)內(nèi)外拱壩體型優(yōu)化研究現(xiàn)狀及發(fā)展[J];長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào);2013年03期

2 王敏;武永新;;碾壓混凝土拱壩三維有限元等效應(yīng)力分析[J];低溫建筑技術(shù);2014年01期

3 厲易生;雙目標(biāo)優(yōu)化的有效點(diǎn)集及拱壩雙目標(biāo)優(yōu)化[J];水力發(fā)電;1998年11期

4 ;Nonlinear dynamic analysis of the Three Gorge Project powerhouse excited by pressure fluctuation[J];Journal of Zhejiang University(Science A:An International Applied Physics & Engineering Journal);2009年09期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 王鈺睫;拱梁分載法的改進(jìn)與ANSYS程序?qū)崿F(xiàn)[D];大連理工大學(xué);2009年

  本文關(guān)鍵詞：基于ANSYS的雙曲拱壩體形優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：453606