基于有限元的拱壩體形優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、拱壩是一種比較優(yōu)越的壩型，近年來(lái)世界上，尤其是我國(guó)著重建設(shè)各種體形的拱壩，開(kāi)展拱壩的優(yōu)化研究就變得更具有現(xiàn)實(shí)意義。本課題根據(jù)混凝土拱壩的幾何特征和設(shè)計(jì)要求確定優(yōu)化設(shè)計(jì)變量、約束條件和目標(biāo)函數(shù)，提出基于ANSYS軟件的參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言（APDL）來(lái)編制程序，以實(shí)現(xiàn)混凝土拱壩的有限元體形優(yōu)化設(shè)計(jì)。通常拱壩體形是由拱冠梁斷面和拱圈剖面決定的，拱壩的拱冠梁斷面和水平拱圈均可用一些特征量來(lái)描述，確定了這些特征量也就確定了拱壩的體形，在拱壩的優(yōu)化設(shè)計(jì)

2、中，可以把這些特征參數(shù)作為優(yōu)化分析中的設(shè)計(jì)變量。在有限元程序中首先根據(jù)這些設(shè)計(jì)變量和一些已知參數(shù)建立壩體和相應(yīng)地基的有限元模型，并把壩體體積作為目標(biāo)函數(shù)，在優(yōu)化分析中調(diào)用ANSYS軟件的優(yōu)化模塊進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，這樣就以拱壩的三維有限元模型為基礎(chǔ)，根據(jù)幾何、應(yīng)力和穩(wěn)定約束條件不斷對(duì)設(shè)計(jì)變量進(jìn)行調(diào)整計(jì)算，直到壩體體積最后收斂于某一極小值，此時(shí)這一目標(biāo)函數(shù)所對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)變量即為最優(yōu)解，從而實(shí)現(xiàn)混凝土拱壩的體形優(yōu)化設(shè)計(jì)。值得提出的是在有限元的應(yīng)力分