学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

优化理论及ANSYS程序在桥梁优化设计中的应用研究

作　者: 邓杨芳
导　师: 陈世民；周水兴
学　校: 重庆交通大学
专　业: 工程力学
关键词: 优化理论 混合罚函数法 ANSYS优化算法 零阶优化 一阶优化 索力优化
分类号: U442.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 448次
引　用: 12次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


结构优化设计是以现代数学、现代力学理论与数值方法为基础,以计算机为工具,研究结构设计优化的理论与方法。近年来,随着ANSYS程序的普及,优化理论在桥梁工程中的截面优化、索力优化等方面的应用越来越多,但有关ANSYS优化方法的数学理论还研究的不多。文中较为详细地介绍了当前优化算法中常用的几种算法原理,包括优化设计的概念、线性规划法和非线性规划法,给出了各自的算法流程,用混合罚函数法建立矩形截面钢筋混凝土简支梁数学模型,开展了截面优化分析,得到以造价最低为优化目标的截面尺寸与配筋。在此基础上,针对ANSYS优化设计中的零阶优化法和一阶优化法,给出了各自优化方法的详尽数学原理。最后以大宁河特大桥斜拉扣挂施工的扣索索力优化为例,基于一次扣索张拉法,在给定扣塔水平偏位、拱肋相邻节段高程差等约束条件下,应用ANSYS的零阶优化法,开展了斜拉扣索索力的前进迭代优化分析,得到了既能确保结构受力状态又能保证拱肋线形符合设计期望的索力。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-20
  1.1 引言  8
  1.2 结构优化设计的发展历史  8-11
    1.2.1 结构优化设计的概念以及优点  9-10
    1.2.2 国内外结构优化设计的发展  10-11
  1.3 结构优化几个主要问题的现状与发展  11-15
    1.3.1 离散变量问题  11-12
    1.3.2 多目标优化  12
    1.3.3 优化建模  12-13
    1.3.4 优化算法  13-14
    1.3.5 形状优化与拓扑优化  14-15
  1.4 结构优化软件开发和应用现状  15-16
  1.5 优化算法在桥梁中的应用和研究现状  16-17
    1.5.1 桥梁优化特点  17
  1.6 课题来源及工程背景  17-18
  1.7 本文的主要研究内容  18-20
第二章 结构优化设计的基本理论  20-51
  2.1 引言  20
  2.2 结构优化设计的一般数学模型  20-22
    2.2.1 结构优化的数学模型  20-21
    2.2.2 优化设计的三大变量  21-22
  2.3 结构优化设计的方法分类  22-23
    2.3.1 按照目标函数或约束条件的数学特征区分  22
    2.3.2 按照优化方法的特征区分  22-23
  2.4 牛顿法和拟牛顿法  23-26
  2.5 共轭方向法  26-28
    2.5.1 共轭方向的性质  26-27
    2.5.2 利用共轭方向的性质构造共轭方向  27-28
    2.5.3 共轭方向法步骤流程图  28
  2.6 方向加速度法  28-31
    2.6.1 方向加速度法的计算步骤  29-30
    2.6.2 方向加速度法步骤流程图  30-31
  2.7 最小二乘法  31-33
    2.7.1 Gauss－Newton 求解最小二乘问题  32-33
    2.7.2 最小二乘法计算步骤  33
    2.7.3 最小二乘法计算流程图  33
  2.8 线性规划  33-38
    2.8.1 线性规划的一般形式  34
    2.8.2 单纯形法  34-36
    2.8.3 初始单纯形的构造  36-37
    2.8.4 单纯形方法的计算步骤  37-38
  2.9 非线性规划  38-45
    2.9.1 拉格朗日乘子法  38-39
    2.9.2 罚函数法  39-44
    2.9.3 广义Lagrange 乘子法  44-45
  2.10 离散变量优化  45-46
  2.11 算例：选取混合罚函数法对矩形截面钢筋混凝土简支梁进行优化设计  46-50
    2.11.1 设计变量  47
    2.11.2 目标函数  47
    2.11.3 约束条件  47-49
    2.11.4 优化数学模型  49
    2.11.5 迭代过程  49-50
  2.12 本章小结  50-51
第三章 ANSYS 程序中的优化理论  51-61
  3.1 大型通用软件ANSYS 简介  51-52
  3.2 ANSYS 优化简介  52-53
    3.2.1 ANSYS 优化模块  52
    3.2.2 ANSYS 优化数学模型  52-53
  3.3 ANSYS 优化方法  53-59
    3.3.1 零阶优化理论  53-56
    3.3.2 一阶优化理论  56-59
  3.4 基于APDL 有限元优化的一般步骤  59-60
  3.5 本章小结  60-61
第四章 基于优化理论的扣索索力计算  61-77
  4.1 工程概况  61-63
  4.2 索力有限元模型  63-65
  4.3 索力优化计算  65-69
    4.3.1 优化变量的选取  65-67
    4.3.2 优化数学模型  67-69
  4.5 索力优化结果及分析  69-75
  4.6 本章小结  75-77
第五章 结论与展望  77-78
  5.1 本文取得的主要成果  77
  5.2 展望  77-78
致谢  78-79
参考文献  79-82
在学期间发表的论著及取得的科研成果  82

相似论文

  1. 预应力混凝土斜拉桥换索技术研究,U448.27
  2. 网络拥塞控制算法的稳定性研究,TP393.06
  3. 矮塔斜拉桥合理设计状态及动力特性研究,U448.27
  4. 城市电网负荷削减优化模型的研究,TM715
  5. 闭环供应链中的定价模型研究,F274
  6. 南阳湖桥（斜拉桥）主塔施工监控及其索力优化的研究,U448.27
  7. 矮塔斜拉桥最优塔跨比的分析与研究,U448.27
  8. 混凝土斜拉桥索力优化研究,U448.27
  9. 铁路钢桁梁斜拉桥索力优化研究,U448.27
  10. 拱桥斜拉扣挂施工中的扣索索力优化研究,U443.38
  11. 大跨径钢管混凝土劲性骨架拱桥施工过程研究,U445.4
  12. 辅助墩对斜拉桥静力和动力响应影响,U448.27
  13. 矮塔斜拉桥施工控制研究,U448.27
  14. 顶推独塔钢箱梁斜拉桥的索力优化,U448.27
  15. 矮塔斜拉桥主梁受力分析与优化,U448.27
  16. CDN内容分发网络优化方法的研究,TP393.02
  17. 可控拉深筋高强度钢板盒形件拉深成形工艺研究,TG386
  18. 试验斜拉桥的模型修正研究,U448.27
  19. 稠油长输系统生产运行参数优化研究,TE832
  20. 基于最优化理论的城市住区价值提升研究,F293.35
  21. 无线Mesh网部署规划及资源分配的研究,TN929.5

中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 勘测、设计与计算 > 桥涵设计
© 2012 www.xueweilunwen.com