基于ANSYS的雙曲拱壩體形優(yōu)化設計研究.pdf

1、水能作為一種清潔能源，不僅環(huán)保，還具有可再生性，其開發(fā)利用具有重要意義。水能的開發(fā)離不開大壩的建設，而拱壩就是其中一種很重要的壩型，以結構合理、體形優(yōu)美而著稱。近年來，拱壩受到廣大大壩設計者們的重視，其應用越來越廣泛。
　　拱壩的體形關系到壩體的安全、造價和施工等方面，對其有重要的影響。在給定地形、地質及荷載組合的條件下，對拱壩進行體形優(yōu)化設計，尋找最經濟合理的體形，具有很現實的工程意義。我國是地震多發(fā)地區(qū)，考慮地震對大壩可能帶來

2、的災難性后果，所以對大壩進行抗震驗算是十分必要的。
　　本文基于有限單元法和ANSYS軟件，對拋物線型雙曲拱壩進行了靜力分析，得到了拱壩在靜力荷載下應力和位移的分布情況。然后本文以壩體體積和大壩應力為目標函數，分別采用ANSYS有限元自帶的零階優(yōu)化和一階優(yōu)化方法實現拱壩的體形優(yōu)化。本文通過參數化設計語言APDL，編制ANSYS命令流文件，實現了自動讀入參數、自動建立模型和自動執(zhí)行最優(yōu)化分析等操作過程，使得在以往設計過程中由于不斷重

3、復操作而消耗的時間大大減少，操作過程簡便快捷。
　　最后，考慮地震對大壩可能造成的破壞，對優(yōu)化后的拱壩進行抗震驗算。采用ANSYS結構分析軟件，同樣通過APDL編制相應的命令流文件，求出結構的自震特性和水平地震作用下的動力反應，實現了拱壩的抗震性能分析。
　　本文通過工程實例，證明了利用ANSYS自帶的零階優(yōu)化和一階優(yōu)化方法進行拱壩體形優(yōu)化設計是可行且合理的。同時利用ANSYS有限元實現了拱壩的抗震性能分析。事實證明，該程序