發(fā)布時間：2017-06-15 22:07

  本文關鍵詞：基于ANSYS的雙曲拱壩體形優(yōu)化設計研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：水能作為一種清潔能源,不僅環(huán)保,還具有可再生性,其開發(fā)利用具有重要意義。水能的開發(fā)離不開大壩的建設,而拱壩就是其中一種很重要的壩型,以結構合理、體形優(yōu)美而著稱。近年來,拱壩受到廣大大壩設計者們的重視,其應用越來越廣泛。拱壩的體形關系到壩體的安全、造價和施工等方面,對其有重要的影響。在給定地形、地質及荷載組合的條件下,對拱壩進行體形優(yōu)化設計,尋找最經濟合理的體形,具有很現(xiàn)實的工程意義。我國是地震多發(fā)地區(qū),考慮地震對大壩可能帶來的災難性后果,所以對大壩進行抗震驗算是十分必要的。本文基于有限單元法和ANSYS軟件,對拋物線型雙曲拱壩進行了靜力分析,得到了拱壩在靜力荷載下應力和位移的分布情況。然后本文以壩體體積和大壩應力為目標函數,分別采用ANSYS有限元自帶的零階優(yōu)化和一階優(yōu)化方法實現(xiàn)拱壩的體形優(yōu)化。本文通過參數化設計語言APDL,編制ANSYS命令流文件,實現(xiàn)了自動讀入參數、自動建立模型和自動執(zhí)行最優(yōu)化分析等操作過程,使得在以往設計過程中由于不斷重復操作而消耗的時間大大減少,操作過程簡便快捷。最后,考慮地震對大壩可能造成的破壞,對優(yōu)化后的拱壩進行抗震驗算。采用ANSYS結構分析軟件,同樣通過APDL編制相應的命令流文件,求出結構的自震特性和水平地震作用下的動力反應,實現(xiàn)了拱壩的抗震性能分析。本文通過工程實例,證明了利用ANSYS自帶的零階優(yōu)化和一階優(yōu)化方法進行拱壩體形優(yōu)化設計是可行且合理的。同時利用ANSYS有限元實現(xiàn)了拱壩的抗震性能分析。事實證明,該程序可靠性強、效率高、收斂性穩(wěn)定,而且過程簡單,智能化程度高。
【關鍵詞】：雙曲拱壩 體形優(yōu)化 抗震性能分析 ANSYS 參數設計語言APDL
【學位授予單位】：華北電力大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TV642.42
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 拱壩的發(fā)展及研究意義10-11
• 1.2 拱壩應力分析方法11-12
• 1.3 拱壩體形優(yōu)化的發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.4 拱壩抗震計算動力分析方法13-14
• 1.5 本文研究的主要工作14-16
• 第2章 拱壩有限元計算原理16-27
• 2.1 有限單元法的基本原理及其計算步驟16-20
• 2.1.1 有限單元法的基本原理16-18
• 2.1.2 有限單元法的基本步驟18-20
• 2.2 有限元等效應力及其計算方法20-24
• 2.2.1 截面內力的計算20-21
• 2.2.2 壩體上下游壩面應力的計算21-24
• 2.3 拱壩抗震計算理論與方法24-26
• 2.3.1 模態(tài)分析的基本原理24-25
• 2.3.3 反應譜計算分析25-26
• 2.4 本章小結26-27
• 第3章 拱壩優(yōu)化的數學模型和方法27-37
• 3.1 拱壩的幾何模型27-30
• 3.1.1 拱冠梁的幾何描述27-28
• 3.1.2 水平拱圈的幾何描述28-30
• 3.2 拱壩體形優(yōu)化的數學模型30-32
• 3.2.1 設計變量30
• 3.2.2 目標函數30-31
• 3.2.3 約束條件31-32
• 3.3 拱壩體形優(yōu)化的方法32-33
• 3.3.1 直接優(yōu)化法32-33
• 3.3.2 間接優(yōu)化法33
• 3.4 序列二次規(guī)劃法33-36
• 3.4.1 非線性規(guī)劃向二次規(guī)劃的轉化33-34
• 3.4.2 二次規(guī)劃的求解問題34-36
• 3.5 本章小結36-37
• 第4章 基于ANSYS的拱壩參數化分析37-45
• 4.1 ANSYS與APDL參數化設計語言37-38
• 4.1.1 ANSYS簡介37
• 4.1.2 APDL語言簡介37-38
• 4.2 基于APDL語言的拱壩建模38-41
• 4.2.1 坐標系的選擇38
• 4.2.2 幾何模型的建立38-39
• 4.2.3 有限元模型的建立與求解39-40
• 4.2.4 壩體等效應力的計算40-41
• 4.3 基于ANSYS的拱壩體形優(yōu)化的過程41-43
• 4.3.1 結構分析41
• 4.3.2 優(yōu)化分析41-43
• 4.4 基于ANSYS的拱壩抗震分析過程43-44
• 4.5 本章小結44-45
• 第5章 工程算例分析45-75
• 5.1 工程概況45
• 5.2 基本資料45-46
• 5.2.1 拱壩體形參數45
• 5.2.2 拱壩材料參數45-46
• 5.2.3 氣溫資料46
• 5.2.4 荷載組合46
• 5.3 拱壩結構分析46-53
• 5.3.1 拱壩有限元計算模型46-47
• 5.3.2 壩體位移與應力計算結果47-53
• 5.4 以體積為目標的拱壩體形優(yōu)化53-59
• 5.4.1 拱壩優(yōu)化模型53-54
• 5.4.2 拱壩體形優(yōu)化后結果與分析54-59
• 5.5 以應力為目標的拱壩體形優(yōu)化59-69
• 5.5.1 以最大主拉應力為目標59-64
• 5.5.2 以最大主壓應力為目標的體形優(yōu)化64-69
• 5.6 拱壩抗震性能分析69-73
• 5.6.1 拱壩計算模型和計算參數69-70
• 5.6.2 計算結果分析70-73
• 5.7 本章小結73-75
• 第6章 結論與展望75-77
• 6.1 結論75-76
• 6.2 研究展望76-77
• 參考文獻77-82
• 在校期間發(fā)表的學術論文及其它成果82-83
• 致謝83

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前4條

1 丁陸軍;;國內外拱壩體型優(yōu)化研究現(xiàn)狀及發(fā)展[J];長江科學院院報;2013年03期

2 王敏;武永新;;碾壓混凝土拱壩三維有限元等效應力分析[J];低溫建筑技術;2014年01期

3 厲易生;雙目標優(yōu)化的有效點集及拱壩雙目標優(yōu)化[J];水力發(fā)電;1998年11期

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中國碩士學位論文全文數據庫 前1條

1 王鈺睫;拱梁分載法的改進與ANSYS程序實現(xiàn)[D];大連理工大學;2009年

  本文關鍵詞：基于ANSYS的雙曲拱壩體形優(yōu)化設計研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：453606