基于SQP优化算法的露顶式弧形闸门主框架优化设计

运用数学中的优化方法，探索将结构优化设计理论应用于弧形闸门主框架结构优化设计，并结合一工程实例来分析弧形闸门主框架的优化设计问题，运用MATLAB语言编制SQP优化程序．由计算结果来看，优化设计可以有效减轻闸门自重，提高工程经济效益。     

基于退火遗传算法的弧形闸门优化系统的开发及应用

阐述了退火遗传算法应用在弧形闸门结构优化的原理和步骤,使用有限元软件ANSYS建立了某水库溢流表孔弧形闸门三维有限元模型,提出使用VB封装ANSYS的方法开发出弧形钢闸门结构优化系统。利用该系统对比了普通遗传算法与退火遗传算法的优化结果,并且研究对几组不同的弧形钢闸门优化参数组合进行结构优化的结果,探讨了不同参数在弧形闸门结构优化中的作用。     

高密度聚乙烯非金属水工闸门的结构与特性

针对传统型铸铁和钢结构闸门易腐蚀、自重大等缺陷,设计了一种高密度聚乙烯非金属双闸板水工闸门,在连云港市应急水源地工程(蔷薇湖水库)中的应用表明:高密度聚乙烯非金属双闸板闸门采用双闸板结构和加强肋框架设计,与传统型铸铁和钢结构闸门相比,增强了闸门的刚度和强度,具有材质轻便、安装方便、密封效果好、耐腐蚀、耐磨损、操作简单、便于管理维护、节约能耗、环保无污染、使用寿命长等优点,运行顺畅、噪音低,配套启闭机的启门力较原设计铸铁闸门的小1/4,可作为今后中小型水利工程闸门的一个重要发展方向。     

CAD/CAE技术在钢闸门数字化设计中的应用

针对钢闸门传统设计工作中存在的设计方法不够合理,设计任务量大、效率低,设计与数字化工程建设需求脱节等问题,结合CAD/CAE技术与优化设计理念,深入探索了钢闸门数字化设计的新思路,形成了一套适用于钢闸门数字化设计的方法,并重点对其建模技术、模型转换技术及工程分析技术作了详细的阐述。在钢闸门模板数据库支持下,对某工程平面钢闸门进行数字化设计,在高效完成钢闸门三维参数化建模、有限元模型转换、结构计算及优化等设计内容的同时,最大程度实现了结构的安全性与经济性的统一。钢闸门数字化设计方法的应用有效提高了闸门的设计效率与质量,可为今后工程行业钢闸门数字化设计推广提供技术指导。     

糯扎渡叠梁闸门流激振动数值模拟分析

本文在对糯扎渡水电站通过试验测得的水流脉动压力的基础上,建立叠梁闸门三维有限元模型,通过对闸门的流—固耦合三维有限元计算,求解闸门在不同取水工况下的自振特性和在水流脉动压力作用下的动力响应,为正确评价闸门的安全性和优化设计提供依据。     

高水头气动盾形闸门系统整体有限元仿真分析

气动盾形闸门是综合传统钢闸门及橡胶坝优点的一种新型闸门,在我国正逐步得到广泛的应用,但我国针对高水头的气动盾形闸门系统的研究相对较少,尚未形成完整的理论体系。本文以旺起镇6×20 m的高水头气动盾形闸门系统为典型案例,建立钢门板-气袋-主锚栓-水工混凝土基础的整体有限元模型,对门体结构强度、气袋受力(安全)、主锚栓应力状态、水工基础进行有限元计算,研究分析高水头气动盾形闸门系统的应力变形分布情况,为今后高水头气动盾形闸门系统的优化设计和定性设计提供必要且可靠的理论支撑。     

基于MATLAB粒子群算法弧形钢闸门的优化设计

在传统的弧形钢闸门人工设计中,经常进行一些简单的、重复性的计算,并且设计的也过于保守,造成钢材及设计人员时间精力的浪费。随着计算机参数辅助化技术的不断发展,计算机的各种寻优计算被逐渐地运用到现实工程当中。运用粒子群算法对弧形钢闸门进行寻优计算,工作量小、计算时间短,耗钢量少,所以对闸门进行寻优计算就显得尤为重要。对粒子群算法的基本原理进行了介绍,建立弧形钢闸门主框架模型,同时建立了弧形钢闸门的数学模型。通过具体工程实例,将传统人工设计的结果和MATLAB中粒子群算法的优化结果进行比较。结果表明,粒子群算法对钢闸门的优化设计是可行的,比传统设计用钢量更少,为以后钢闸门的计算提供了新的思路和方法。     

灌区续建配套与节水改造工程干渠节制闸闸门设计与优化

以位于江西省赣抚平原灌区续建配套与节水改造工程为例,针对其干渠节制双分水闸进行了闸门优化设计的分析探讨。先针对改建前的现状进行了节制闸启闭力的计算,并对节制闸闸门设计过程中所遇到的突出问题进行深入分析,结果表明,工程节制闸闸门因滑块材料选择不当及闸门关闭时底主梁以下到底坎间存在上托力而导致闸门无法依靠自重关闭,并从上述两个方面分别进行了优化设计,优化后闸门可以实现自动启闭且运行状况良好。     

弧门自重估算公式研究

为研究出能够准确估算弧形闸门重量的估算公式,在使用偏差20%的闸门百分数衡量闸门自重估算公式精度的基础上,同时考虑了估算结果与闸门实际自重相差较大的区域,提出了偏差50%的闸门百分数的评判公式精度的标准。估算弧形闸门重量的公式采用G=α(PB)β,结合三本《水工闸门技术特性手册》中的514扇弧形钢闸门数据进行回归分析,利用所得公式计算闸门的理论自重,并根据数理统计理论将理论自重与其实际自重进行比较,去除设计不合理的闸门数据后再次回归分析,求出了α与β的具体数值。研究得到的弧形闸门自重估算公式具有较高精度,可作为评判弧形闸门设计是否合理的依据。     

基于BIM+数值模拟的弧形闸门结构性能分析研究

【目的】溢洪道泄洪是一个复杂的水气交换物理过程,在溢洪道泄洪中弧形闸门发挥着十分重要的作用,泄洪过程中弧形闸门受到水体流激振动导致受力不均匀,造成弧形闸门应力应变计算困难。针对不同开度下水流对表孔弧形闸门结构受力情况,【方法】以某水电站溢洪道弧形闸门为例,采用BIM技术建立弧形闸门和流场计算域模型,通过BIM技术与有限元数值模拟间数据交互建立三维有限元模型,采用Fluent、Static Structural进行网格划分并对不同开度下溢洪道过闸流量和弧形闸门受力情况进行数值模拟,分析溢洪道过闸流量和弧形闸门应力、应变变化规律。【结果】结果显示：过闸流量在误差允许范围之内,闸门应力、应变随开度的不断增加逐渐减小,在闸门开启瞬间产生最大等效应力值为142.2 MPa,最大变形值为3.45 mm;采用BIM技术对弧形闸门进行性能分析,提高数值分析效率,并将数值分析得到的水力信息进行处理赋予BIM结构模型中。【结论】研究表明：BIM技术结合数值模拟技术可以进行水工钢结构性能分析,实现BIM平台与CAE有限元平台数据双向交互,拓宽了BIM技术在水工钢结构性能分析中应用研究。     

船闸三角门静力数值分析

以滁河汊河集船闸为研究背景,基于有限元分析软件ANSYS,建立了下闸首三角门的有限元模型。详细介绍了三角门的空间结构,综合考虑水压和闸门自重等主要载荷影响,利用空间有限元法对闸门在防洪水位、通航水位和蓄水位情况下进行静力学分析,提取危险工况下闸门支座反力、应力及变形结果,经过强度、刚度和稳定性验算后得出三角门结构设计合理并满足规范要求的结论。     

基于有限元法的中低水头钢闸门主梁梁高优化研究

针对目前中低水头平面钢闸门主梁截面形式多样、梁高取值不合理的情况，建立了工字型等效 组合截面主梁几何特性表达式及其受力模型。经分析，在水压、自重等载荷作用下闸门产生的应力、挠 度与主梁梁高的三次方成反比。在此基础上，借助有限元分析方法，通过比较不同工况下闸门的应力、 变形的分布及重量变化情况，得出了实例闸门主梁梁高的优化方案。     

支座沉降下的底轴驱动闸门静力数值分析

基于有限元分析软件ANSYS,建立了底轴驱动闸门结构的有限元模型,对闸门在蓄水工况下的应力与变形进行有限元分析,通过对各个支座处基础沉降的不同组合,分析对闸门结构的影响,为闸门设计、制造和安装提供理论参考。更多还原     

基于遗传算法的空箱式挡土墙多目标优化设计

为高效、准确、自动化地实现空箱结构的优化设计,以空箱式挡土墙为研究对象,基于Python语言和ABAQUS软件进行参数化建模,实现了结构建模及有限元计算分析全套流程的自动化。结合某水闸工程中的一座空箱式挡土墙结构,以多个强度和稳定性指标的最优化和混凝土体积的最小化为目标,以规范要求的指标阈值、几何尺寸和体积限制为约束条件,采用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ算法)进行空箱式挡土墙多目标优化设计。为进一步提高计算效率,基于人工神经网络算法建立了代理模型,实现了与实际有限元模型的高度近似。结果表明,依据所提出的优化设计方法进行空箱式挡土墙多目标优化设计,可以在有效控制强度和稳定性的前提下尽可能地缩减混凝土用量,具有显著的经济效益。     

大型水闸三角闸门的优化设计

三角闸门以往的优化设计往往是将闸门简化成为平面体系,或者对其各个构件分别进行优化.前者忽略了三角闸门作为一个空间体系各构件之间的联系,而后者各个构件的最优并不能等同于整体结构的最优.按照三角闸门真实的三维情况,利用APDL语言对三角闸门有限元模型进行二次优化,融合了有限元法结构分析的准确性与优化方法求极值问题的高效性,成功地解决了三角闸门的三维优化问题,为三角闸门结构的优化设计提供了一种有效方法.     

基于遗传算法的平原开敞式水闸优化设计

本文将水闸闸室底板的长度厚度、铺盖的长度、闸墩的厚度、闸门的位置等作为基本优化变量,以总的工程造价最小为目标函数,考虑了规范所规定的部分约束条件,建立了利用遗传算法优化计算的平原开敞式水闸的优化模型。通过算例计算表明遗传算法可以对平原开敞式水闸进行优化设计,提高效率并弥补以往经验设计的缺陷,在实践中有一定的使用和参考价值。     

基于C~#和Matlab混合编程遗传算法的平原区水闸优化设计

以某平原区水闸为例,采用遗传算法对水闸进行优化研究。以水闸工程造价最小为目标,以过流总净宽、闸墩厚度、闸室长度、闸门位置、闸底板厚度与铺盖长度为设计变量,以水闸几何尺寸为几何约束,以稳定安全系数、基底大小应力比及防渗长度作为性态约束,建立了水闸的数学优化模型,并介绍了遗传算法、C~#和Matlab混合编程遗传算法的原理。通过优化水闸布置,减少了工程造价。计算结果表明该优化设计方法可以提高设计效率,是合理可行的。     

弧形闸门支铰大梁梁高优化分析

弧形闸门支铰大梁的梁高关系着闸室的稳定和施工经济问题。以某泄洪洞进水塔的弧形闸门支铰大梁梁高优化设计为例,利用ABAQUS有限元计算方法对不同梁高的支铰大梁进行了结构计算和应力分析,研究大梁在弧形闸门推力作用下的变形和其与侧墙交界面上的应力分布情况。结果表明:在考虑山体作用后,梁高为3.5 m的支铰大梁其最大主拉应力已低于混凝土的抗拉强度设计值,在保证支铰大梁结构安全的基础上,兼顾了工程经济效益。可为今后弧形闸门支铰大梁设计提供有效参考。     

遗传算法在平板钢闸门优化设计中的应用

遗传算法在函数寻优过程中不要求计算函数梯度,对问题没有依赖性,能以较大的概率找到问题的全局最优解。运用遗传算法对钢闸门进行优化设计的实例表明:遗传算法在离散变量的结构优化方面比传统方法更容易找到全局性优化解,节省了撑卧式平板钢闸门的工程造价,提高了数值分析的准确性。     

船闸横拉门静力数值分析

基于有限元分析软件ANSYS,建立京杭运河刘山复线船闸横拉门的有限元模型,分析了闸门在不同工况下的应力及变形分布规律,对闸门强度和刚度进行了校核。结果表明,该船闸横拉门的结构满足设计要求,该研究为闸门设计提供参考,并对同类闸门结构设计具有指导意义。更多还原