基于ANSYS和遺傳算法的重力壩剖面優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、重力壩是一種常見的壩型，包括溢流壩段和非溢流壩段，其作用主要是擋水和泄水。實(shí)際工程中重力壩存在剖面尺寸大，所需混凝土方量多，壩體與壩基接觸面積大，使壩底面受到的揚(yáng)壓力較大，不利于壩體穩(wěn)定等問題，這將導(dǎo)致施工工程量以及工程投資增加，故對(duì)重力壩的剖面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)顯得尤為重要。對(duì)重力壩的剖面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)有效減少整個(gè)工程的工程量、降低工程投資具有很好的實(shí)用價(jià)值。本文采用MATLAB遺傳算法和ANSYS的一階優(yōu)化方法分別對(duì)某典型重力壩的溢流壩段

2、和非溢流壩段剖面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)分析，以剖面面積最小為目標(biāo)函數(shù)，主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　(1)采用ANSYS一階優(yōu)化方法對(duì)溢流壩段和非溢流壩段正常工況進(jìn)行了優(yōu)化，用校核工況驗(yàn)算了最優(yōu)剖面是否合理。用APDL語言參數(shù)化建立了壩體剖面有限元模型，對(duì)有限元模型施加邊界約束并求解計(jì)算;后處理提取了優(yōu)化變量用于優(yōu)化分析，并分別查看了兩個(gè)斷面的應(yīng)力云圖和位移云圖，判斷是否滿足優(yōu)化設(shè)計(jì)要求;采用一階優(yōu)化方法對(duì)兩個(gè)斷面進(jìn)行正常工況優(yōu)化，優(yōu)化結(jié)果

3、為溢流壩段剖面面積減小了86.62m2，優(yōu)化率達(dá)到了14.43％，非溢流壩段剖面面積減小了75.27m2，優(yōu)化率達(dá)到12.34％;校核工況驗(yàn)算壩體最優(yōu)剖面符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。
　　(2)采用MATLAB遺傳算法對(duì)溢流壩段和非溢流壩段正常工況進(jìn)行了優(yōu)化，用校核工況驗(yàn)算了最優(yōu)剖面是否合理。根據(jù)幾何約束條件產(chǎn)生初始種群，將初始種群作為設(shè)計(jì)變量值;把初始種群代入ANSYS分析文件，MATLAB調(diào)用ANSYS計(jì)算優(yōu)化變量;把計(jì)算結(jié)果返回MAT

4、LAB進(jìn)行遺傳算法優(yōu)化，當(dāng)達(dá)到迭代次數(shù)時(shí)優(yōu)化終止，否則對(duì)初始種群進(jìn)行選擇、交叉、變異形成新一代種群，MATLAB繼續(xù)調(diào)用ANSYS重新計(jì)算。采用遺傳算法對(duì)正常工況優(yōu)化結(jié)果為溢流壩段剖面面積減小了77.92m2，優(yōu)化率達(dá)到了12.80％;非溢流壩段剖面面積減小了39.08m2，優(yōu)化率達(dá)到6.05％。校核工況驗(yàn)算壩體最優(yōu)剖面符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。
　　在重力壩優(yōu)化過程中將兩個(gè)壩段分開優(yōu)化，這容易導(dǎo)致優(yōu)化結(jié)果中溢流壩段和非溢流壩段壩底寬度不