本文關(guān)鍵詞：基于ANSYS和MATLAB的重力壩結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：水力資源的開發(fā)及利用對于社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展有著不可替代的推動作用,而這種可再生資源的產(chǎn)生則源于水壩。重力壩是壩工建筑中最為常見的一種壩型,因其安全可靠、對地質(zhì)條件適應(yīng)性好等優(yōu)點被廣泛用于水利工程建設(shè)中。重力壩結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計是重力壩設(shè)計中的一個重要環(huán)節(jié),將其運用于實際工程中,可以節(jié)約工程耗材,縮短工期,對于降低工程造價有重要意義。論文將MATLAB與ANSYS進行聯(lián)合運用,研究重力壩的優(yōu)化算法,針對典型重力壩非溢流斷面模型進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,具有一定的運用價值。本文研究得到以下結(jié)果:(1)選取典型重力壩非溢流斷面模型,基于ANSYS有限元軟件對重力壩進行靜力分析,研究了重力壩在靜力荷載組合下的位移和應(yīng)力分布狀態(tài)。(2)針對重力壩非溢流斷面的優(yōu)化問題建立了斷面二維優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,根據(jù)重力壩正常運行要求及工程結(jié)構(gòu)布置,確定設(shè)計變量、約束條件和目標(biāo)函數(shù)。(3)開發(fā)了ANSYS和MATLAB聯(lián)合算法和程序。利用APDL語言構(gòu)建參數(shù)化模型,MATLAB作為主控程序,調(diào)用APDL進行優(yōu)化搜索,ANSYS作為求解器進行有限元分析。優(yōu)化設(shè)置能夠在MATLAB中全部完成,實現(xiàn)了優(yōu)化程序自動化。(4)分別采用基于MATLAB的復(fù)合形法等三種方法進行優(yōu)化,以斷面面積最小化為尋優(yōu)目標(biāo)。結(jié)果表明:復(fù)合形法得到的效果明顯最優(yōu),與初始設(shè)計方案相比,面積減少了67.877m2,優(yōu)化率達到14.51%;遺傳算法優(yōu)化效果次之,面積的減少值為66.548m2,優(yōu)化率達到14.22%;ANSYS自帶優(yōu)化模塊的一階方法和等步長搜索疊加優(yōu)化效果較弱,面積的減少值為62.344m2,優(yōu)化率為13.32%。研究結(jié)果表明,ANSYS和MATLAB聯(lián)合優(yōu)化程序用于重力壩結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中達到的效果比ANSYS自帶優(yōu)化模塊的一階方法和等步長搜索疊加更為理想。且該方法操作簡單,適用性良好,在重力壩工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中具有一定的應(yīng)用價值。
【關(guān)鍵詞】：重力壩 有限元法 復(fù)合形法 遺傳算法 優(yōu)化設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TV642.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 研究背景及意義10
• 1.2 重力壩優(yōu)化設(shè)計研究10-13
• 1.2.1 重力壩發(fā)展11
• 1.2.2 重力壩斷面設(shè)計發(fā)展11-12
• 1.2.3 重力壩優(yōu)化設(shè)計發(fā)展12-13
• 1.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計理論13-15
• 1.3.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計發(fā)展13
• 1.3.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計基本思想13
• 1.3.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型13-14
• 1.3.4 優(yōu)化問題解法14-15
• 1.4 本文研究內(nèi)容和技術(shù)路線15-16
• 1.4.1 研究內(nèi)容15
• 1.4.2 技術(shù)路線15-16
• 第二章 優(yōu)化算法基本理論16-24
• 2.1 復(fù)合形法16-19
• 2.1.1 基本思想16-17
• 2.1.2 初始復(fù)合形的建立17-18
• 2.1.3 復(fù)合形法尋優(yōu)過程18
• 2.1.4 復(fù)合形法的特點18-19
• 2.2 遺傳算法19-24
• 2.2.1 遺傳算法的產(chǎn)生和發(fā)展19
• 2.2.2 遺傳算法的思想19
• 2.2.3 遺傳算法基本算子19-22
• 2.2.4 遺傳算法的搜索過程22-24
• 第三章 重力壩應(yīng)力分析與抗滑穩(wěn)定分析理論24-29
• 3.1 重力壩應(yīng)力分析理論24-26
• 3.1.1 材料力學(xué)法24-25
• 3.1.2 彈性理論法25-26
• 3.1.3 模型試驗法26
• 3.2 重力壩抗滑穩(wěn)定分析理論26-29
• 3.2.1 剛體極限平衡法26-28
• 3.2.2 有限元法28
• 3.2.3 物理模擬方法28-29
• 第四章 基于APDL的重力壩優(yōu)化設(shè)計29-37
• 4.1 有限元法與ANSYS29-31
• 4.1.1 有限元法概述29
• 4.1.2 ANSYS軟件簡介29-31
• 4.2 MATLAB調(diào)用ANSYS程序?qū)崿F(xiàn)31-32
• 4.2.1 MATLAB調(diào)用模塊31
• 4.2.2 數(shù)據(jù)傳遞模塊31-32
• 4.3 基于APDL重力壩優(yōu)化程序?qū)崿F(xiàn)32-37
• 4.3.1 參數(shù)化建模32-34
• 4.3.2 加載34
• 4.3.3 約束條件34
• 4.3.4 目標(biāo)函數(shù)34-35
• 4.3.5 優(yōu)化程序35-37
• 第五章 計算模型及數(shù)據(jù)結(jié)果分析37-47
• 5.1 工程實例37
• 5.2 重力壩優(yōu)化數(shù)學(xué)模型37-38
• 5.3 數(shù)值結(jié)果及分析38-47
• 5.3.1 初始設(shè)計分析38-40
• 5.3.2 ANSYS優(yōu)化結(jié)果40-42
• 5.3.3 復(fù)合形法優(yōu)化結(jié)果42-44
• 5.3.4 遺傳算法優(yōu)化結(jié)果44-46
• 5.3.5 優(yōu)化結(jié)果對比46-47
• 第六章 結(jié)論和展望47-49
• 6.1 結(jié)論47
• 6.2 存在問題和今后的研究方向47-49
• 參考文獻49-52
• 致謝52-53
• 作者簡介53

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6 劉強;;基于Matlab的微機保護原理教學(xué)仿真平臺[J];電氣電子教學(xué)學(xué)報;2007年03期

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5 紀(jì)書華;基于MATLAB的黃河下游斷流防治研究[D];青島大學(xué);2006年

6 張江紅;基于MATLAB的大型電站多壓凝汽器的仿真建模[D];武漢大學(xué);2005年

7 楊松花;基于MATLAB的單/多壓凝汽器建模與研究[D];華中科技大學(xué);2011年

8 李長軍;MATLAB在抽象的物理概念演示教學(xué)中的應(yīng)用研究[D];東北師范大學(xué);2007年

9 翟艷鳳;基于MATLAB的物業(yè)服務(wù)企業(yè)財務(wù)決策支持系統(tǒng)研究[D];北京林業(yè)大學(xué);2012年

10 李超;基于MATLAB的醫(yī)用氣動物流傳輸系統(tǒng)優(yōu)化[D];南昌大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：基于ANSYS和MATLAB的重力壩結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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