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基于APDL语言的网架结构优化及其可靠度分析

作　者: 程倩
导　师: 孟文清
学　校: 河北工程大学
专　业: 结构工程
关键词: 网架结构 APDL语言离散变量优化设计可靠度
分类号: TU311.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

网架结构由于其空间空间受力、抗震性能好、工业化程度高以及较好的经济性等诸多优点,而被广泛应用于影剧院、加油站、体育场等公用建筑。因此为得到既经济又安全的设计方案,利用结构优化方法对网架结构进行优化设计是十分科学且必要的,具有一定的实际意义。本文根据满应力法与一维搜索算法的基本原理,将两者结合并加以应用,以解决满应力法存在的缺陷以及在实际工程中,常出现的离散变量等问题;依据相关的网架结构设计规范,建立了以网架结构自重最轻为目标函数,网架高度和杆件截面尺寸为设计变量,强度、刚度和稳定等为约束条件的优化设计数学模型;结合ANSYS软件的有限元分析和二次开发语言APDL的编程优点,编制了计算网架结构的优化程序。通过计算实例与其他优化方法结果对比分析,表明该方法的可行性以及优化设计程序的准确性;最后再对优化后的网架结构进行正常使用极限状态下的可靠度分析。利用ANSYS软件中的PDS模块提供的蒙特卡罗法对优化后的网架结构进行适用性评价,结果表明在一定的荷载、网架高度、杆件截面尺寸以及材料特性等随机变量作用下结构的正常使用极限状态可靠度良好,并且依据各随机变量对结构位移的影响程度不同,为实际工程的设计提供参考依据。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-15
  1.1 背景及意义  9
  1.2 国内外研究现状  9-13
    1.2.1 网架结构优化方法的研究现状  9-12
    1.2.2 网架结构可靠度研究现状  12-13
  1.3 研究存在的问题  13-14
  1.4 本文研究内容  14-15
第2章离散变量结构优化基本理论  15-23
  2.1 离散变量优化设计的基本概念  15-18
    2.1.1 结构优化的三大要素  15-17
    2.1.2 离散结构优化数学模型  17-18
  2.2 离散变量结构优化方法  18-22
    2.2.1 一维搜索算法  18-19
    2.2.2 满应力法  19-22
  2.3 本章小结  22-23
第3章基于离散变量的网架结构优化  23-40
  3.1 网架结构的特点及计算方法  23-27
    3.1.1 网架结构的特点  23
    3.1.2 网架结构的几何尺寸  23-25
    3.1.3 网架的杆件  25-26
    3.1.4 网架的计算方法  26-27
  3.2 ANSYS 软件及其二次开发语言APDL  27-28
  3.3 网架结构优化实例  28-38
    3.3.1 工程概况  28
    3.3.2 网架结构优化设计的数学模型  28-31
    3.3.3 网架结构优化设计的实现过程  31-36
    3.3.4 结果分析  36-38
  3.4 本章小结  38-40
第4章网架结构可靠度分析  40-59
  4.1 结构可靠度基本理论  40-46
    4.1.1 结构可靠度基本原理  40-43
    4.1.2 可靠度计算方法  43-46
  4.2 基于蒙特卡罗法法的可靠度分析方法  46-51
    4.2.1 蒙特卡罗法  47-48
    4.2.2 蒙特卡罗法在ANSYS 软件中的实现步骤  48-51
  4.3 基于蒙特卡罗法的网架结构可靠度分析  51-57
    4.3.1 网架结构可靠度分析现状  51
    4.3.2 优化后网架结构适用性分析  51-57
  4.4 本章小结  57-59
结论与展望  59-61
参考文献  61-64
致谢  64-65
作者简介  65
攻读硕士学位期间发表论文  65-66

基于APDL语言的网架结构优化及其可靠度分析

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