基于有限元的拱壩體形優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、拱壩是一種比較優(yōu)越的壩型，近年來世界上，尤其是我國著重建設(shè)各種體形的拱壩，開展拱壩的優(yōu)化研究就變得更具有現(xiàn)實意義。本課題根據(jù)混凝土拱壩的幾何特征和設(shè)計要求確定優(yōu)化設(shè)計變量、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)計語言（APDL）來編制程序，以實現(xiàn)混凝土拱壩的有限元體形優(yōu)化設(shè)計。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

2、中，可以把這些特征參數(shù)作為優(yōu)化分析中的設(shè)計變量。在有限元程序中首先根據(jù)這些設(shè)計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)定約束條件不斷對設(shè)計變量進(jìn)行調(diào)整計算，直到壩體體積最后收斂于某一極小值，此時這一目標(biāo)函數(shù)所對應(yīng)的設(shè)計變量即為最優(yōu)解，從而實現(xiàn)混凝土拱壩的體形優(yōu)化設(shè)計。值得提出的是在有限元的應(yīng)力分