幾何大變形桁架結(jié)構(gòu)離散變量優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、本文利用ANSYS平臺的二次開發(fā)功能，并依據(jù)“相對差商法”思想，開發(fā)了一種在ANSYS平臺下的桁架結(jié)構(gòu)離散變量優(yōu)化算法；編制了相應(yīng)的ANSYS二次開發(fā)程序。通過諸多實例的論證，本程序計算效率高，優(yōu)化結(jié)果收斂性好，也證實了按本文思想在ANSYS平臺下桁架結(jié)構(gòu)離散變量優(yōu)化設(shè)計的可行性和有效性。 另外，本文對幾何大變形大跨度桁架結(jié)構(gòu)的計算分析提出了一種新的數(shù)值算法。在工程中，某些大跨度結(jié)構(gòu)，由于其結(jié)構(gòu)構(gòu)造或形狀的特殊及工作荷載的特點，

2、工作時常常產(chǎn)生相對較大的幾何變形，但其絕對量仍然不大；而且要保證正常工作的使用，須要求應(yīng)力-應(yīng)變保持線性關(guān)系。對這類結(jié)構(gòu)的分析計算，必須應(yīng)用幾何大變形非線性理論。計算分析這種問題的傳統(tǒng)方法是應(yīng)用最小勢能原理，將大變形的非線性幾何方程的近似表達(dá)式和線性的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系代入總勢能的泛函中，且經(jīng)離散化處理得到關(guān)于節(jié)點位移的泛函表達(dá)式，再根據(jù)總勢能的極小化條件可得到關(guān)于節(jié)點位移的歐拉方程，即關(guān)于節(jié)點位移的非線性平衡方程。因為該方程是以變形后的節(jié)

3、點位移列出的，所以它與變形狀態(tài)是統(tǒng)一的、協(xié)調(diào)的；但因該平衡方程是位移的非線性函數(shù)，求解的難度很大，尤其對多自由度的復(fù)雜結(jié)構(gòu)更難。而本文基于ANSYS平臺的二次開發(fā)，所構(gòu)思的大變形分析思想為：采用兩步交替迭代逐步逼近，使平衡狀態(tài)與變形狀態(tài)協(xié)調(diào)、統(tǒng)一，建立并求出變形后的平衡方程及其解；也就是說，首先由已知桿件內(nèi)力建立計算節(jié)點位移的連續(xù)方程并求解，然后由已知節(jié)點位移建立計算桿件內(nèi)力的平衡方程并求解，通過多次迭代求得平衡狀態(tài)與變形狀態(tài)協(xié)調(diào)統(tǒng)一的