本文關(guān)鍵詞：白江河電站拱壩優(yōu)化設(shè)計

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【摘要】：近年來,隨著水工筑壩技術(shù)、設(shè)計水平、優(yōu)化算法以及計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,拱壩優(yōu)化作為節(jié)省工程投資的重要手段之一,得到了壩工設(shè)計者的重視。其中,白江河電站作為靖宇縣電力發(fā)展計劃中的重要結(jié)點(diǎn)性工程,繼初步設(shè)計階段后急需進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。首先,進(jìn)行算法比選,為白江河電站拱壩優(yōu)化設(shè)計選擇合適的優(yōu)化算法。本文分別從求解精度、收斂速度、初值敏感性以及局部性等方面進(jìn)行算法比選,為本次優(yōu)化任務(wù)選擇優(yōu)化算法,確定將多島遺傳算法(MIGA)與改進(jìn)序列二次規(guī)劃法(NLPQL)相結(jié)合,即在優(yōu)化過程第一步中使用MIGA計算,第二步采用NLPQL在第一步的計算結(jié)果中進(jìn)行擇優(yōu)。算例結(jié)果表明,該算法具備較高精度,并能在盡量少的計算量中獲取全局最優(yōu)解,是理想的拱壩優(yōu)化算法。其次,選定拱壩優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)和約束條件。本次優(yōu)化任務(wù)以壩體筑壩方量為優(yōu)化目標(biāo),以壩頂水平拱圈中心線半徑、壩頂寬度、拱冠梁底部寬度以及拱冠梁上游面幾何參數(shù)特征值為優(yōu)化設(shè)計變量,考慮應(yīng)力約束、穩(wěn)定約束與幾何約束條件。鑒于白江河壩址處于嚴(yán)寒地區(qū),氣溫年度變幅較大,工程設(shè)計上采用壩體上下游面均噴涂5cm厚聚氨酯泡沫塑料作為壩體保溫措施,計算溫度應(yīng)力考慮了保溫層效果。最后,應(yīng)用多參數(shù)優(yōu)化集成分析軟件(ISIGHT)、ABAQUS有限元分析軟件與CATIA(計算機(jī)圖形輔助三維交互應(yīng)用軟件)集成開發(fā),完成白江河拱壩優(yōu)化設(shè)計工作。該集成方式充分發(fā)揮了CATIA參數(shù)化建模、ABAQUS有限元非線性分析和ISIGHT集成優(yōu)化的優(yōu)勢,并用MATLAB進(jìn)行有限元等效應(yīng)力的計算。與常規(guī)壩體的設(shè)計方案相比,在滿足約束條件的前提下,白江河電站拱壩優(yōu)化后,于體形特征方面,不改變壩頂寬度,減小拱冠梁底部寬度3m,降低上下游面倒懸度,整體壩形變薄,厚高比降低22.6%,拱頂中心角增加8.76°,優(yōu)化后壩體筑壩方量降低20.5%,經(jīng)濟(jì)效果顯著。
【關(guān)鍵詞】：拱壩 優(yōu)化 寒區(qū) ISIGHT CATIA ABAQUS
【學(xué)位授予單位】：長春工程學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TV642.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 主要符號表8-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 國內(nèi)外拱壩優(yōu)化概況9-15
• 1.1.1 國內(nèi)外拱壩優(yōu)化歷程9-12
• 1.1.2 國內(nèi)外拱壩優(yōu)化現(xiàn)狀12-15
• 1.2 研究的目的及意義15-16
• 1.3 研究的主要內(nèi)容及技術(shù)路線16-18
• 第2章 算法比選18-27
• 2.1 算法概述18-19
• 2.2 算法原理19-22
• 2.2.1 序列二次規(guī)劃算法（SQP）19-20
• 2.2.2 遺傳算法（GA）20-21
• 2.2.3 模擬退火算法（SA）21-22
• 2.2.4 MIGA-NLPQL算法22
• 2.3 算例測試22-26
• 2.4 小結(jié)26-27
• 第3章 白江河電站拱壩優(yōu)化設(shè)計27-61
• 3.1 工程背景27-29
• 3.1.1 水文概況27-28
• 3.1.2 地質(zhì)條件28
• 3.1.3 工程任務(wù)和規(guī)模28-29
• 3.2 工程基本資料29-33
• 3.2.1 壩軸線半徑計算29-31
• 3.2.2 壩頂寬度選定31
• 3.2.3 拱冠梁剖面設(shè)計31-33
• 3.3 白江河電站拱壩優(yōu)化任務(wù)33-35
• 3.3.1 數(shù)學(xué)模型33
• 3.3.2 優(yōu)化目標(biāo)33
• 3.3.3 設(shè)計變量33
• 3.3.4 約束條件33-34
• 3.3.5 優(yōu)化算法34
• 3.3.6 ISIGHT優(yōu)化流程34-35
• 3.4 CATIA幾何模型的建立35-39
• 3.4.1 坐標(biāo)系的選擇36
• 3.4.2 CATIA參數(shù)化建模的實(shí)現(xiàn)36-38
• 3.4.3 CATIA集成設(shè)置38-39
• 3.5 ABAQUS有限元應(yīng)力分析39-52
• 3.5.1 ABAQUS相關(guān)約定與假設(shè)39
• 3.5.2 材料參數(shù)39-42
• 3.5.3 計算工況與荷載42-49
• 3.5.4 有限元等效應(yīng)力49-51
• 3.5.5 ABAQUS集成設(shè)置51-52
• 3.6 ISIGHT軟件的集成設(shè)置52-55
• 3.7 優(yōu)化成果55-58
• 3.7.1 白江河電站拱壩優(yōu)化后壩體體形參數(shù)55
• 3.7.2 有限元計算結(jié)果55-58
• 3.8 小結(jié)58-61
• 第4章 結(jié)論與展望61-63
• 4.1 結(jié)論61-62
• 4.2 展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其他成果67-68
• 在學(xué)期間參加的專業(yè)實(shí)踐及工程項(xiàng)目研究工作68-69
• 致謝69

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本文編號：604551