本文關(guān)鍵詞：基于APDL的大跨度拱形立體管桁架的優(yōu)化設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：大跨度拱形立體桁架結(jié)構(gòu)具有節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)單、造型優(yōu)美、受力清晰以及施工便利等方面的優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于各種建筑工程當(dāng)中。但該種結(jié)構(gòu)用鋼量大,結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)凸顯為一個(gè)重要的課題。因此,采用有效的優(yōu)化算法對(duì)該種結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),使整個(gè)結(jié)構(gòu)在滿(mǎn)足規(guī)范要求及特定條件下最大限度地節(jié)約材料、降低成本,具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。本文針對(duì)拱形立體桁架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),建立了將桁架的桿件截面面積作為離散設(shè)計(jì)變量、桁架截面高度作為連續(xù)設(shè)計(jì)變量,將桁架結(jié)構(gòu)的總質(zhì)量作為目標(biāo)函數(shù),同時(shí)考慮桁架強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和截面尺寸等約束條件的數(shù)學(xué)模型。以ANSYS軟件中零階方法和等步長(zhǎng)隨機(jī)搜索方法為基礎(chǔ),通過(guò)編制優(yōu)化程序?qū)Υ罂缍裙靶瘟Ⅲw桁架進(jìn)行了離散變量的優(yōu)化設(shè)計(jì)。利用APDL語(yǔ)言對(duì)截面形式為三角形的拱形立體桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了參數(shù)化建模,并設(shè)計(jì)了幾何模型參數(shù)輸入對(duì)話(huà)框,用戶(hù)只要輸入相應(yīng)的參數(shù),即可生成模型,間極大地了減少建模的時(shí)。通過(guò)對(duì)不同矢跨比的截面形式為三角形的拱形立體桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),給出設(shè)計(jì)該類(lèi)結(jié)構(gòu)時(shí)的矢跨比、經(jīng)濟(jì)矢跨比范圍。最后,對(duì)優(yōu)化前后的該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了抗震分析,并分析是否滿(mǎn)足抗震規(guī)范的要求。研究結(jié)果表明:優(yōu)化后該結(jié)構(gòu)的用鋼量明顯減少,由184.99t減少到155.72t,鋼材節(jié)約了15.82%,優(yōu)化效果明顯。建議設(shè)計(jì)截面形式為三角形的拱形立體桁架結(jié)構(gòu)時(shí),矢跨比的取值范圍為1/10~1/4,經(jīng)濟(jì)矢跨比出現(xiàn)在1/9~1/8范圍左右。
【關(guān)鍵詞】：拱形立體桁架 優(yōu)化設(shè)計(jì) APDL語(yǔ)言 離散變量 抗震分析
【學(xué)位授予單位】：河北工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TU758.11
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 拱形立體桁架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用11-13
• 1.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展和現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 拱形立體桁架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容17-20
• 第2章 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)基本理論20-34
• 2.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)的三大要素20-21
• 2.1.1 目標(biāo)函數(shù)20
• 2.1.2 設(shè)計(jì)變量20-21
• 2.1.3 約束條件21
• 2.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型21-22
• 2.3 迭代的收斂條件和終止迭代的準(zhǔn)則22-23
• 2.3.1 點(diǎn)列收斂的柯西準(zhǔn)則22
• 2.3.2 迭代計(jì)算的終止準(zhǔn)則22-23
• 2.4 基于ANSYS優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本理論23-31
• 2.4.1 ANSYS參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言APDL23-24
• 2.4.2 ANSYS優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本概念24-25
• 2.4.3 ANSYS的優(yōu)化方法25-30
• 2.4.4 ANSYS優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本步驟30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-34
• 第3章 拱形立體桁架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算34-46
• 3.1 網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)34
• 3.1.1 桁架截面高度34
• 3.2 結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和撓度控制34
• 3.3 結(jié)構(gòu)的桿件設(shè)計(jì)34-36
• 3.3.1 桿件材料的選用34-35
• 3.3.2 桿件的長(zhǎng)細(xì)比35
• 3.3.3 桿件的截面選擇原則35-36
• 3.4 桿系有限元理論-空間桁架位移法36-40
• 3.5 基于APDL拱形立體桁架的參數(shù)化建模40-44
• 3.5.1 計(jì)算模型的基本假定40
• 3.5.2 參數(shù)化建模過(guò)程40-44
• 3.6 本章小結(jié)44-46
• 第4章 基于APDL大跨度拱形立體桁架優(yōu)化設(shè)計(jì)46-64
• 4.1 工程概況46-47
• 4.2 數(shù)學(xué)模型47-49
• 4.2.1 設(shè)計(jì)變量47
• 4.2.2 約束條件47-48
• 4.2.3 目標(biāo)函數(shù)48-49
• 4.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程49-57
• 4.3.1 建立計(jì)算模型49-52
• 4.3.2 施加荷載和邊界約束52-54
• 4.3.3 求解并提取結(jié)果參數(shù)54-56
• 4.3.4 進(jìn)入OPT優(yōu)化模塊56-57
• 4.4 優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果分析57-61
• 4.5 拱形立體桁架的矢跨比分析61-63
• 4.6 本章小結(jié)63-64
• 第5章 優(yōu)化前后拱形立體桁架結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析64-74
• 5.1 模態(tài)分析64-69
• 5.1.1 模態(tài)分析基本理論64-66
• 5.1.2 結(jié)構(gòu)模態(tài)分析66-69
• 5.2 結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)時(shí)程分析69-72
• 5.2.1 時(shí)程分析法69
• 5.2.2 地震波的選取69-70
• 5.2.3 地震作用下結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)70-72
• 5.3 本章小結(jié)72-74
• 結(jié)論與展望74-76
• 結(jié)論74
• 展望74-76
• 致謝76-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 作者簡(jiǎn)介82
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和科研成果82-83

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本文編號(hào)：264204