工程结构优化设计研究进展

对工程结构优化设计进行了综述,系统介绍了不确定性优化、形状优化、拓扑优化、多目标优化、系统优化等现代工程结构优化设计以及遗传算法、模拟退火算法、神经网络算法等现代仿生学寻优新方法及其应用,指出寻求目标函数和约束函数的高精度近似显式解析式和对最优准则法、数学规划法及仿生学算法进行改进、组合是工程结构优化算法发展的主要方向...     

基于新型本构模型的胶凝堆石坝多目标优化

借助ANSYS有限元软件的二次开发平台和优化设计模块,进行基于新型胶凝堆石料本构模型的胶凝堆石坝结构分析,并采用加权多目标优化的思想,综合考虑胶凝堆石坝的经济性和安全性,选取不同目标权重组合,对该坝型断面进行优化设计研究。结果表明优化坝体断面可保证良好的安全稳定性和经济性,且分析结果符合实际工程的一般规律,可为该坝型的设计提供参考依据。     

混凝土坝及坝后式厂房整体地震响应分析

以某水电站工程为例,建立了独立坝体计算模型、独立厂房计算模型和考虑大坝坝体、背管及厂房的整体三维有限元仿真计算模型;在对这3个模型进行自振特性分析和基于反应谱法的地震动力响应计算的基础上,分析了地震条件下整体计算模型坝体、背管和厂房连接处的位移工作性态及其相互作用,比较了分块计算模型和整体计算模型对工程影响的差异.结果表明:独立模型不能反映坝体厂房之间相互作用对固有频率产生的影响;在进行谱分析时,整体模型要选取更多阶的谱值才能反映高阶频率对位移的影响.     

河底公路隧道地震响应分析

本文结合实际工程，利用ANSYS软件建立三维有限元模型，采用地震时程分析方法对软弱地基下的河底公路隧道抗震性能进行了研究分析，为该类型隧道的设计提供参考依据。     

胶凝面板堆石坝优化设计

采用非线性数学规划法对胶凝面板堆石坝进行断面优化设计，建立了以大坝的关键几何尺寸为设计变量，以造价为目标函数，以坝体稳定、应力、应力水平及几何尺寸为约束条件的优化设计数学模型，并采用罚函数法求解此优化模型。与原设计方案比较，优化设计方案的堆石方量少、造价低。与普通面板堆石坝相比，胶凝面板堆石坝的优化方案坝坡可以更陡，堆石方量更少、造价更低，且满足应力、稳定的约束条件，得到的断面安全可靠、经济合理。     

水下隧道结构优化设计

基于现代设计理论,研究水下隧道结构断面的优化设计问题.建立以隧道结构断面关键几何尺寸为设计变量,隧道结构造价最低为目标函数,隧道建筑限界、抗浮稳定以及隧道应力为约束条件的优化设计数学模型,采用ANSYS有限元优化软件进行寻优搜索,求得隧道结构断面尺寸的最优设计方案.优化设计方案与原设计方案相比,隧道结构断面面积减少了16%,应力分布更为均匀,变形显著减小,且满足抗浮稳定安全的要求,表明隧道结构优化设计方案经济合理、安全可靠.     

胶凝面板堆石坝离心模型试验研究

为了解胶凝面板堆石坝在竣工期和蓄水期的工作性态,采用离心模型试验方法对不同胶凝含量下坝体的应力变形进行试验研究,同时与非线形有限元法数值模拟计算进行对比分析.结果表明:随着坝体材料中胶凝含量的增加,坝体沉降和面板挠度在竣工期和蓄水期明显减小,改善了面板的受力条件,可保证防渗体系的正常工作;胶凝含量的增加,提高了坝体的抗剪强度和承载力,设计时坝坡可明显放陡,坝体断面显著缩小,大大节省了筑坝堆石料,并能保证大坝在应力变形和稳定性方面的安全可靠性;离心试验得到的竣工期和蓄水期的坝体应力、位移,面板法向位移与数值计算结果规律基本一致,可为胶凝面板堆石坝的设计提供参考.