本文關(guān)鍵詞：基于APDL的下承式拱橋結(jié)構(gòu)優(yōu)化及動(dòng)力特性分析

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【摘要】：拱橋在中國有著悠久的歷史。拱橋憑借其杰出的布局性能、突出的跨越條件和便捷的施工工序一直是中國橋梁建設(shè)工程中的主要橋型之一。下承式拱橋是在傳統(tǒng)拱橋構(gòu)造上改進(jìn)形成的一種新橋式。是拱肋、吊桿、風(fēng)撐和梁板構(gòu)件等共同組合的橋梁,在近幾十年的發(fā)展中,下承式拱橋已建造了上百余座,最大跨徑達(dá)到280米,是公路交通大動(dòng)脈中的重要組成部分。然而,伴著時(shí)代的前進(jìn),橋梁的跨度條件不斷迎接新的提升,橋梁結(jié)構(gòu)形式日新月異,傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)手段不易于達(dá)到結(jié)構(gòu)的優(yōu)化要求,因此,優(yōu)化設(shè)計(jì)變得越來越重要。A PDL(ANSYS Parametric Design Language)是有限元分析軟件ANSYS的一種參數(shù)化設(shè)計(jì)腳本語言,其采用智能化的分析手段,能有效的完成結(jié)構(gòu)優(yōu)化及網(wǎng)格自適應(yīng)等有限元分析過程。如果對(duì)其輸入復(fù)雜的數(shù)據(jù),使用者可以充分掌控分析實(shí)際的屬性與數(shù)據(jù),對(duì)比于傳統(tǒng)的有限元分析有了較大能力的擴(kuò)展,特別是在優(yōu)化級(jí)別等方面。但是,隨著橋梁數(shù)量的不斷增多和橋震災(zāi)害的頻繁出現(xiàn),橋梁地震動(dòng)力響應(yīng)日益受到世界各國的設(shè)計(jì)者高度重視,所以,對(duì)于優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)模型,僅從結(jié)構(gòu)的角度考慮優(yōu)化的結(jié)果,解答存在一定的片面性,結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性分析對(duì)于結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)在一定程度上具有指導(dǎo)意義。針對(duì)上述情況,本論文將以一下承式拱橋?yàn)楣こ瘫尘?利用有限元分析軟件ANSYS的參數(shù)化設(shè)計(jì)語言APDL建立空間有限元模型,討論結(jié)構(gòu)在約束條件下的尺寸優(yōu)化及內(nèi)部應(yīng)力位移的影響,對(duì)比結(jié)構(gòu)在優(yōu)化前后的可行性。同時(shí),對(duì)模型進(jìn)行動(dòng)力響應(yīng)分析,引入地震反應(yīng)譜,對(duì)比優(yōu)化前后地震譜響應(yīng)的變化。并且討論地震波的瞬態(tài)分析,導(dǎo)出模型變化前后的響應(yīng)曲線。綜合對(duì)比,反映結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型的可靠性。
【關(guān)鍵詞】：下承式拱橋 APDL 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 動(dòng)力特性分析
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U448.22
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 引言9
• 1.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展概況9-10
• 1.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論10-14
• 1.3.1 基本概念10-11
• 1.3.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法11-14
• 1.4 本文的主要工作14-15
• 第二章 拱橋建模及優(yōu)化15-23
• 2.1 引言15
• 2.2 拱橋15-17
• 2.2.1 拱橋的優(yōu)缺點(diǎn)15-16
• 2.2.2 拱橋的分類16
• 2.2.3 下承式拱橋16-17
• 2.3 基于APDL建模17-19
• 2.3.1 APDL的功能及建模步驟17-18
• 2.3.2 模型建立18-19
• 2.4 拱橋優(yōu)化分析19-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第三章 動(dòng)力特性分析23-38
• 3.1 引言23
• 3.2 有限元?jiǎng)恿Ψ治龌A(chǔ)及理論23-25
• 3.3 動(dòng)力學(xué)方程25-27
• 3.4 結(jié)構(gòu)自振特性分析方法27-30
• 3.4.1 行列搜索法27-28
• 3.4.2 反迭代法28
• 3.4.3 Jacobi迭代法28-29
• 3.4.4 廣義雅克比法29-30
• 3.4.5 子空間迭代法30
• 3.5 結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析方法30-34
• 3.5.1 直接積分法31-33
• 3.5.2 振型疊加法33-34
• 3.6 結(jié)構(gòu)優(yōu)化前后拱橋自振特性分析34-37
• 3.7 本章小結(jié)37-38
• 第四章 優(yōu)化前后拱橋的地震響應(yīng)分析38-53
• 4.1 引言38-39
• 4.2 橋梁地震響應(yīng)分析方法39-46
• 4.2.1 靜力法40
• 4.2.2 反應(yīng)譜分析法40-43
• 4.2.3 動(dòng)態(tài)時(shí)程分析法43-45
• 4.2.4 分析方法的對(duì)比45-46
• 4.3 優(yōu)化前后模型的地震反應(yīng)譜分析46-49
• 4.4 優(yōu)化前后模型的動(dòng)力時(shí)程分析49-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 結(jié)論與展望53-55
• 結(jié)論53
• 展望53-55
• 參考文獻(xiàn)55-59
• 致謝59-60
• 附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間的科研工作60

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