《优化理论及ANSYS程序在桥梁优化设计中的应用研究邓杨芳》由会员分享，可在线阅读，更多相关《优化理论及ANSYS程序在桥梁优化设计中的应用研究邓杨芳（134页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、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
2、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。 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 ABSTRACT Structural Optimal Design is based on modern mathematical ,mechanical theory and numerical method, makes a stu
3、dy of structural design optimization and automatization.In recent years, with the popularity of ANSYS program, the Optimization Theory applied in cross-section optimization of bridge engineering andcable force optimization etc more and more, but the mathematical theory of the ANSYS optimization meth
4、od also studied less. In this paper, Introduces several algorithm theory of current optimization algorithm in detail .Including the concept of optimal design, linear programming and nonlinear programming method, Gives their respective algorithm flow, establishs mathematical model of the rectangle se
5、ction reinforced concrete simple-supported beam and optimazing used the mixed penalty function method, carries out the optimize cross-section analysis, to abtain the section size and reinforcement in the case of the lowest construction cost. On this basis, aiming at Subproblem Approximation Method a
6、nd the First-order Optimization Method of ANSYS optimization, gives their optimization method and detailed mathematical principles.Finally,As an example to Daning River super large bridge optimization of stayed-buckle-cable forces of Constructed by Slanting Pull and Buckle Technique as an example, b
7、ased on a single tension method, at a given level of asymmetry of cable tower, and arch rib adjacent segment elevation difference etc constraint condition, applied the zero-order optimization method of ANSYS, Carried out forward iterative optimization analysis of stayed-buckle-cable forces, has been
8、 able to ensure that the structure of status by force but also ensures linear arch rib with the design expectations of the cable force.KEY WORDS: optimization theory ； mixed penalty function method ； ANSYS optimization algorithm ； Subproblem Approximation Method ； First Order Optimization Method；目 录
9、 第一章 绪 论. 1 1.1 引言. 1 1.2 结构优化设计的发展历史. 1 1.2.1 结构优化设计的概念以及优点 . 2 1.2.2 国内外结构优化设计的发展 . 3 1.3 结构优化几个主要问题的现状与发展. 4 1.3.1 离散变量问题 . 4 1.3.2 多目标优化 . 5 1.3.3 优化建模 . 5 1.3.4 优化算法 . 6 1.3.5 形状优化与拓扑优化 . 7 1.4 结构优化软件开发和应用现状. 8 1.5 优化算法在桥梁中的应用和研究现状. 9 1.5.1 桥梁优化特点 . 10 1.6 课题来源及工程背景. 10 1.7 本文的主要研究内容.11 第二章 结构优化设计的基本理论. 13 2.1 引言. 13 2.2 结构优化设计的一般数学模型. 13 2.2.1 结构优化的数学模型 . 13 2.2.2 优化设计的三大变量 . 14 2.3 结构优化设计的方法分类. 15 2.3.1 按照目标函数或约束条件的数学特征区分 . 15 2.3.2 按照优化方法的特征区分 . 15 2.4 牛顿法和拟牛顿法.
