重力坝的抗震优化设计

本文用基于有限元分析的数学规划法探讨了重力坝断面抗震优化的有关理论和方法.在抗震分析中,取坝体、浅层弹性地基及满库水体的综合体系作为研究对象;用直接滤频法计算结构的自振特性;用反应谱法求解地震反应.优化方法采用不求灵敏度的可变容差法.编制了计算机程序.算例表明,成果是合理的.本文所建议的方法和程序可直接用于重力坝断面的抗震优化设计.对程序作相应的修改,也可用于其它结构的抗震优化设计.     

超高射频火炮内弹道优化设计

该文建立了超高射频火炮内弹道设计多指标优化模型,采用逼近理想点的算法对内弹道设计可行方案集进行优化求解,综合考虑每发弹的评价指标,根据性能需求和工程经验对指标集进行加权处理,算出可行方案的优劣顺序,得到超高射频火炮的优化设计方案.计算结果表明优化方案的弹道性能良好.该方法在超高射频武器系统实验中得到应用,并起到了一定的指导作用.     

进化策略在重力坝优化设计中的应用

结合重力坝断面优化设计的数学模,了进化策略的实施步骤。实例计算表明,进化策略所得结果所似全局最优解,用于重力坝断面优化设计简单有效,得到的优化方案经济、合理、可靠。     

基于DSR-可拓云的渗流安全综合评价研究

大坝渗流性态是评估大坝是否安全稳定的关键.现有的混凝土重力坝渗流安全研究大多仅采用渗流安全监测指标进行渗流安全评价,忽略了环境因素和指标之间的相关性对渗流评价结果的影响,并且未能考虑渗流评价过程中由于等级分界与数据获取存在的不确定性.本研究建立了渗流安全评价驱动力-状态-相关性的DSR指标体系,提出了考虑不确定性影响的混凝土重力坝渗流安全评价模型,该模型的建立包括以下内容:(1)采用可拓云模型处理渗流安全评价等级分级边界的模糊性和参数计算过程中的随机性.该模型不仅可以得到满意的综合评估结果,而且能够给出评估结果的可信度信息,模型算法简单、适应性较强;(2)采用DSR指标模型建立了能够综合考虑渗流安全的环境影响因素及与混凝土重力坝工程需求相匹配的、多种性能指标并重的渗流安全评价指标体系;(3)采用影响矩阵与相关系数赋权法相结合的主客观综合赋权法,以减少在评价过程中指标重复计算带来的影响.利用该模型对某混凝土重力坝的渗流安全进行评价,并与其他方法进行对比分析证明了该方法的有效性与优越性.     

基于模糊理论的高拱坝体型多目标优化设计

综合考虑静力荷载作用下双曲拱坝的经济性与安全性,采用坝体体积作为经济目标函数,坝体最大主拉应力作为拱坝局部区域的安全目标函数,整体应变能作为拱坝整体安全目标函数,建立高拱坝体型的三目标优化设计模型.根据模糊数学理论,计算海明距离、贴近度和关联度,对这些指标进行加权建立模糊评价函数.以某拟建拱坝为例进行了优化设计,结果表明,模糊优化体型在多个目标函数上改善效果较明显:体积方量减少了25.03万m3,占总体积量的3.63%;最大主拉应力小了0.70MPa,降低6.05%;应变能下降了0.082GJ,下降2.20%.     

基于混凝土损伤理论的重力坝体型优化设计

重力坝体型优化设计一直以来都是一个重要的研究课题,在施工和运行过程中,长期在荷载作用下坝体不可避免的会产生损伤,使材料性能劣化,尤其是在应力集中较大的坝踵附近,因此在重力坝体型优化设计中应该考虑损伤的影响。在常规优化设计的基础上,基于混凝土指数函数损伤理论,考虑和限制坝踵的损伤的发展,采用有限元软件ANSYS自带的一阶优化法,全程编写分析文件和优化文件的ADPL语言对某重力坝进行体型优化设计,得出当将坝踵损伤控制在峰值损伤时,既可以控制损伤的进一步发展,保证坝体的安全,同时也可得到较为经济的剖面形态,该重力坝剖面形态比常规设计得到的结果更符合重力坝材料性能劣化后的工作性态,可为以后的坝工设计提供一定的参考。     

基于振型分解反应谱法的重力坝抗震安全评价

振型分解反应谱法是重力坝抗震计算广泛采用的一种动力分析方法.目前的静动应力叠加原则基本上可概括为强度最不利应力叠加原则和稳定最不利应力叠加原则.金安桥水电站碾压混凝土重力坝左岸坡坝段群抗震安全评价结果表明,对于重力坝,为偏安全计,当进行抗震强度评价时,必须对静动应力叠加采用强度最不利应力叠加原则,而当进行抗震稳定性评价时,必须对静动应力叠加采用稳定最不利应力叠加原则.评价结果显示,金安桥水电站碾压混凝土重力坝的安全性能满足现行抗震规范的要求,这说明了金安桥水电站碾压混凝土重力坝结构设计合理,能够抵御设防地震.     

高烈度地震区公路路线方案评价

为了提高震区公路的抗震防灾能力,提出了考虑地震风险的高烈度地震区公路路线方案评价方法。从路线方案评价关键影响因素分析出发,建立了包含地震风险、经济、环境、安全的两层次路线方案评价指标体系;采用标度分值和专家打分相结合的方法,构建了评价因子的量化模型;确定了以多准则评价为基础的高烈度地震区路线方案评价方法,建立了基于方案达成度和综合度的交互式路线评价模型;最后以甘肃陇南某震区公路为实例,对评价方法进行了实例分析验证。研究结果表明:实例分析的路线A方案综合风险值为11.91,B方案为7.87;A方案安全指标为14.5,B方案为16;B方案经济指标和环境指标大于A方案;A方案的达成度为0.660,B方案的达成度为1.852,最优方案为B方案;给出的评价方法能有效量化地震风险对路线方案的影响,计算结果准确可行。     

基于遗传算法的供水管网优化设计研究

从经济性和可靠性角度出发,应用数学建模与最优化理论,对城市供水管网优化设计进行了系统的研究．通过对已有管网优化设计数学模型的分析,提出了以经济性和可靠性为目标函数的多目标优化数学模型．建模过程中,将系统可靠性定义为“节点富余水头加权平均值”和“管网恢复力”,使对管网系统可靠性的评价更加直观和定量化．同时将管网年费用作为经济性衡量指标;管径组合方案优化采用遗传算法进行求解;编制了相应计算程序,对某一管网进行优化设计．研究结果表明由该方法产生的优化设计方案在经济性、水力性和可靠性方面均好于传统设计方案．     

混凝土重力坝剖面优化设计的数学模型研究

混凝土重力坝的实用剖面优化设计是根据安全、经济和强度要求,通过分析计算,选择一个体积最小、施工方便的剖面形态和轮廓尺寸。本文建立了混凝土重力坝结构优化设计的数学模型和优化设计的VB软件,并应用该软件对工程实例进行了优化设计,结果证明该优化设计方法及软件具有较好的工程实用性。     

博弈分析方法在重力坝多目标设计中的应用

对重力坝断面进行多目标设计,目标函数取以断面面积为代表的经济性目标函数和以坝踵应力为代表的强度安全性目标函数,建立多目标设计模型.提出一种基于博弈分析思想的求解方法,建立多目标问题博弈分析的技术路线和计算步骤.实例计算结果表明,博弈分析方法可有效解决多目标问题,并可实现单个目标偏好,获得令设计人员满意的方案.     

坝基防渗治理的多目标模糊决策方法

提出了污水库坝基防渗治理方案的模糊决策方法.从多目标系统模糊决策基本理论出发,根据酸性污水库坝防渗加固工程的要求,选择治理可靠性、安全性、工程投资、施工工期、施工难易程度以及对环境的影响等6个指标,建立了防渗加固方案优选的评价体系.根据工程评价特点,采用变异系数法和专家调查法相结合的方法确定评价指标的权重,构造出酸性污水库坝防渗加固方案优选的决策与评价模型.利用该模型对矿山酸性污水库坝的防渗加固方案进行多目标优选决策.所得结果与实际建设一致,表明了该方法的可行性和有效性.     

基于因子分析的沿海可再生能源开发结构优化模型

针对沿海可再生能源特点与开发技术和安全要求,系统地分析并选取开发结构优良性指标,在此基础上应用因子分析法从相关性指标中提取综合因子,包括经济因子、技术因子、环境因子和安全因子,作为能源开发结构优化的综合性能度量.以经济成本、碳排放量、能源开发比例组合效用最大为目标函数,从能源、经济、技术、环境和安全五方面构建约束,提出了沿海可再生能源开发结构优化多目标规划模型.以大连为例,得到该地区目标年的最优能源开发结构.研究成果可为可再生能源开发结构规划与政策制定提供参考.     

基于破坏形态的重力坝地震易损性研究

大坝的地震风险分析是评价和改进大坝抗震安全度的有效工具.大坝的地震易损性是指大坝在给定地震荷载作用下发生各级损伤的条件概率,是地震风险研究（地震危险性分析、地震易损性分析、地震灾害损失评估）的3个主要组成部分之一.在考虑混凝土材料细观层次非均匀性影响的基础上,通过对碾压混凝土重力坝强震损伤破坏形态和过程的大量数值模拟,总结提炼了重力坝的典型震害形态,并据此提出了重力坝的五级震害等级划分标准.结合大坝设计地震超越概率,提出了大坝易损性分析方法,给出了金安桥重力坝挡水坝段的地震易损性曲线.研究结果可为混凝土重力坝的抗震设计和加固决策等提供参考.     

充填管袋堤坝结构断面优化设计

采用现代设计理论研究充填管袋堤坝结构断面的优化设计问题。构建以充填管袋堤坝结构断面关键几何尺寸为设计变量,堤坝工程造价最低为目标函数,设计高水位、设计低水位以及水位骤降3种工况下的边坡稳定安全系数等为主要约束条件的结构优化设计数学模型,借助FLAC3D软件进行结构分析并验证其边坡稳定性,优化模型求解采用复合形法。实例计算结果显示:优化设计方案与原设计方案相比,堤坝结构工程造价降低22.7%,土工管袋抗拉强度达到临界约束,堤坝结构的受力和变形状态有所改善,优化调整效果明显且经济效益显著。     

无人机多任务区侦察时间分配模型与应用

为了合理分配无人机对多个任务区的侦察时间,提出了一种包含问题建模、求解和方案决策的无人机多任务区侦察时间分配方法。首先,建立了包含侦察收益和侦察风险两目标的无人机多任务区侦察时间分配模型,该模型属于带约束多目标优化问题;其次,提出了一种改进的基于分解的约束多目标进化算法,该算法具有简单、灵活、无参等特点,可有效求解;最后,利用优劣解距离法从非支配解集中选择最优方案。选择了6种约束多目标进化算法,在3个不同雷达强度指数条件下进行对比实验。Hypervolume指标说明约束多目标进化算法在求解该问题时优于其他算法。实验结果表明：提出的方法在求解无人机多任务区侦察时间分配优化问题中能够实现快速准确决策。     

大型舰船主尺度方案生成及优选

基于多目标混沌差分进化算法(CDEMO)与直觉模糊多属性群决策(IFMAGDM)对大型舰船主尺度方案生成及优选进行了研究.建立了主尺度方案评价指标体系,以客观属性指标为优化目标建立优化模型,采用CDEMO对模型进行求解,生成了Pareto最优方案集.引入IFMAGDM模型对方案进行优选,针对群决策一致性修正问题,引入最大调整程度的概念对迭代算法进行改进,使一致性修正既简便高效又符合专家初始偏好.通过实例研究验证了一致性修正方法具有很高的可靠性,所提出的方案生成及优选方法具有很高的实用性,为大型舰船初步设计提供了一种简便、高效的新方法.
     

基于响应面模型和多目标遗传算法的动车组水箱优化设计

以获取动车组水箱最佳结构参数组合为目的,结合双向流固耦合分析,采用拉丁超立方抽样生成试验设计样本点,构建了动车组水箱的响应面近似模型,通过拟合优度验证了该响应面的准确性。最后运用多目标遗传算法寻找水箱结构参数优化设计的Pareto最优解前沿,以此提出优化策略。研究结果表明,基于响应面模型和多目标遗传算法的动车组水箱优化方法,有效克服了水箱结构总体性能方案设计时重复性和经验依赖的缺点,可为决策者进行目标权衡提供充分依据,为其他复杂模型的设计优化问题提供设计参考及解决方案。