学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

变分技术在重力坝优化设计中的应用研究

作　者: 陈强
导　师: 苏志敏
学　校: 昆明理工大学
专　业: 水利水电工程
关键词: 重力坝优化设计变分技术网格随移修改工具
分类号: TV64
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 52次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

在数值化的今天,新产品的开发周期越来越短,产品的成本需要大幅降低,而产品的外延性以及拓展空间又需要极大的扩展,这就需要广泛地采用优化技术进行产品设计。由于产品形式的复杂性和多样性,特别是在工业领域,不仅仅对产品的应用功能有特定的要求,对产品的其他性能指标也有要求,在设计阶段要求产品满足各项性能指标,最为有效的方法就是进行计算机仿真。传统的优化概念是在某些指标满足一定要求的前提下,调整设计变量,使某项指标达到最优。由于每一次设计参数的变化都需要进行一次完整的有限元分析,并且要根据所使用的优化算法、分析对象的复杂程度和优化变量的多少等因素,整个优化进程可能需要数十次甚至数百次完整的有限元分析过程才能获得一个可能的优化结果。对于大型分析模型而言,这种优化设计的实用性是很差的。传统的水工结构设计也一样,一般要求设计者根据设计要求,凭借实践经验,参考类似的结构设计,通过判断去创造设计方案,实际上指的是结构分析,其过程大致是假设～分析～校核～重新设计。这种重复设计法过程繁琐,重复计算效率低,往往由于没有充足的人力和时间去反复修改,因而实际得到的常不是最好方案。另一方面,一般设计单位不大可能花费大量的人力和时间去进行很多方案的比较,其经济合理性多受初始方案的影响,并且在很大程度上取决于设计者的经验,最终方案往往并非最优方案。变分技术通过对“响应面”这一概念的运用提供了对这类问题更为有效的解决方法。“响应面”将有限元分析结果表示为所选输入变量的显示近似函数,一次计算通过建立出输入变量与响应量之间的高阶微分,得出输入变量与响应量之间的关系。本文将变分技术DesignXplorer VT模块与网格随移修改工具ParaMesh相结合,以上游坡面、下游坡面的坡比为设计变量,坝体断面面积为优化目标,展开对变分技术在重力坝优化设计的研究。研究结果表明：变分技术在水工结构优化设计中是可行的,不仅计算精度高,操作方便,且计算成本大大降低,在水工结构方面的优化设计有很大前景。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-9
第一章绪论  9-19
  1.1 重力坝的结构特点  9
  1.2 重力坝优化设计研究现状  9-14
    1.2.1 结构最优化设计的数学模型  10-11
    1.2.2 最优化设计求解方法  11-12
    1.2.3 重力坝体型优化设计研究进展  12-14
  1.3 变分技术的发展现状  14-16
  1.4 本课题研究的背景和意义  16-17
  1.5 本课题研究的主要内容  17-19
第二章变分技术的基本原理及应用实例  19-41
  2.1 引言  19
  2.2 变分技术的特点  19-20
  2.3 变分技术的主要功能  20-21
  2.4 变分技术的操作要点  21
  2.5 基于变分技术的优化设计方法  21-22
  2.6 变分技术基本原理  22-29
    2.6.1 泰勒级数展开  23
    2.6.2 pade逼近  23-29
  2.7 DesignXplorer VT应用实例  29-39
    2.7.1 Solution Viewer里计算结果的查看  34-39
  2.8 变分技术的局限性  39-40
  2.9 本章小结  40-41
第三章 ANSYS网格随移技术与优化设计  41-48
  3.1 引言  41
  3.2 ParaMesh网格随移技术  41-45
    3.2.1 ParaMesh简介  41-42
    3.2.2 ParaMesh的单元输入文件  42
    3.2.3 ParaMesh的网格随移算法  42
    3.2.4 ParaMesh的主要特点  42-43
    3.2.5 ParaMesh应用实例  43-45
  3.3 ParaMesh的要点  45
  3.4 ParaMesh在变分技术中的应用  45-47
  3.5 小结  47-48
第四章基于ANSYS ParaMesh的变分技术的实现  48-60
  4.1 有限元的发展综述  48-49
  4.2 有限元分析软件ANSYS及其APDL简介  49-51
    4.2.1 ANSYS软件简介  49-51
    4.2.2 APDL简介  51
  4.3 DesignXplorer VT基于ParaMesh的实现  51-59
    4.3.1 DesignXplorer VT基于ParaMesh的计算过程  52-55
    4.3.2 DesignXplorer VT优化设计的验算  55-59
  4.4 小结  59-60
第五章变分技术在重力坝优化设计中的应用  60-73
  5.1 重力坝几何尺寸资料  60
  5.2 重力坝的荷载计算  60-62
    5.2.1 自重荷载  61
    5.2.2 静水压力荷载  61
    5.2.3 扬压力  61-62
    5.2.4 泥沙压力  62
  5.3 变分技术优化变量的设置  62-65
    5.3.1 ParaMesh中形状变化参数的设置  62-64
    5.3.2 DesignXplorer VT的变分计算  64-65
  5.4 变分技术计算结果的分析  65-68
    5.4.1 重力坝非溢流段最优断面的选择  65-66
    5.4.2 最优断面的分析  66-68
  5.5 与传统重力坝优化的对比  68-72
    5.5.1 一阶优化方法  68-72
    5.5.2 变分技术与一阶优化方法结果的对比  72
  5.6 小结  72-73
第六章结论与展望  73-75
  6.1 结论  73
  6.2 展望  73-75
参考文献  75-79
致谢  79-80
附录  80
  攻读硕士学位期间发表的论文  80

变分技术在重力坝优化设计中的应用研究

内容摘要

全文目录

相似论文