基于ANSYS的重力坝非溢流 断面的优化设计

根据重力坝基本断面的几何特性,利用ANSYS的参数化设计语言APDL编制程序,先拟定一组初始条件对重力坝进行整体模拟、细化单元,得到各阶段的力学指标。然后使用ANSYS优化技术中的零阶优化方法进行重力坝断面优化设计,使重力坝在满足应力约束条件和抗滑稳定约束条件的前提下,其断面面积最小,实现设计的经济性和可行性。最后,通过一个重力坝非溢流断面的设计算例得到满意结果。     

曲线重力坝形体的优化设计

针对三角形断面并非理论上的最优断面的问题,将重力坝上下游做成曲面形式,利用有限元分析软件ANSYS的优化功能,对曲线重力坝的几何参数进行优化。以重力坝上下游曲线方程的系数作为设计变量,以主要荷载下的抗滑稳定和应力控制为约束条件,以单位坝段的断面面积为目标函数,建立混凝土重力坝结构优化设计的数学模型。以30 m坝高为例进行优化分析,得出曲线坝形明显优于传统的实用剖面的结论,为工程设计提供了参考。     

从优化角度看重力坝三角形断面的物理意义

为探讨重力坝三角形基本断面设计的物理机制,利用细啃渐进结构优化(ESO)方法的基本概念,建立了坝顶顺河向位移敏感度准则.以四边形为初始域,以重力坝的稳定和坝踵拉应力为约束条件,对基本荷载作用下的重力坝基本断面形状进行优化.不同网格、不同初始域、不同坝高工况下的结果表明,三角形基本断面是重力坝在基本荷载作用下使得坝顶位移最小的一种断面形状.     

基于ANSYS的重力坝基本断面的优化设计

根据重力坝基本断面的几何特征,利用ANSYS的参数化设计语言APDL编制程序,采用零阶近似的优化方法进行重力坝断面优化设计,并结合实例对某重力坝的断面进行了优化分析,结果证明此种优化设计方法直观、合理.     

变分技术在重力坝优化设计中的应用

在Ansys中,传统的重力坝断面优化方法通常是一阶或者零阶优化,用时较长.而变分优化方法作为一种新型的优化方法,能快速的进行优化计算,降低计算成本,提高计算精度,但是这种方法还未在水工结构优化中广泛应用.本文是基于大型有限元计算软件ANSYS,将变分技术DesignXplorer VT模块与网格随移修改工具ParaMesh相结合,以上游坡面、下游坡面的坡比和上游起坡点为设计变量,以坝体断面面积最小为优化目标,以坝踵点不出现拉应力和坝体满足抗滑稳定为条件变量,对变分技术在重力坝优化设计的应用进行了详细研究.进行优化之后,坝体断面面积减少了27％,满足抗滑稳定和应力要求,且用时不到传统优化方法的1/10.研究结果表明:变分技术在水工结构优化设计中是可行的,不仅计算精度高,操作方便,且计算成本大大降低,在水工结构方面的优化设计有很大前景.     

L-型重力坝形体分析与优化

文章依据重力坝设计规范,构想出一种新型的L-型重力坝,选定决定断面形状的四个变量作为设计变量,以设计断面积最小作为目标函数,抗滑稳定和强度作为主要约束条件,建立优化数学模型。编制C语言程序,求出优化解并对结果进行分析。     

基于复合形法的混凝土重力坝典型断面优化设计

混凝土重力坝作为一种传统坝型被广泛应用,为了对其典型断面进行合理设计,本文选取重力坝中溢流坝断面,运用MATLAB和复合形法理论,针对具有代表性的设计参数变量进行优化,并对坝体应力进行分析,进而验证优化结果的合理性及可靠性,为其他工程设计提供参考.     

混凝土重力坝结构断面优化设计研究

借助ANSYS软件对重力坝的曲线断面和传统三角形断面进行优化设计,建立数学模型,求解优化设计变量,对优化结果进行分析;对曲线形式重力坝进行应力和抗滑稳定分析,并与传统三角形断面重力坝优化结果进行对比,得出与传统断面模型相比,曲线型重力坝有减少断面面积、节约材料、安全可靠等方面优势。     

基于变密度法的实体重力坝拓扑优化

以ABAQUS为优化平台,基于变密度法,采用SIMP插值和RAMP插值2种模型对实体重力坝进行断面优化,结果表明应用SIMP插值模型优化的坝体断面出现大量空洞且迭代次数多为50;RAMP插值模型优化的坝体断面符合实体重力坝坝形且迭代次数较少,证明RAMP插值模型更适用于实体重力坝优化。进一步对最优模型的下游进行直线和曲线拟合,并进行静力分析,结果表明优化模型符合实体重力坝的各项应力和稳定性指标,且坝体下游设计为曲线形比直线形更能缓和应力集中区,在实际应用中更优。     

胶凝面板堆石坝优化设计

采用非线性数学规划法对胶凝面板堆石坝进行断面优化设计,建立了以大坝的关键几何尺寸为设计变量,以造价为目标函数,以坝体稳定、应力、应力水平及几何尺寸为约束条件的优化设计数学模型,并采用罚函数法求解此优化模型。与原设计方案比较,优化设计方案的堆石方量少、造价低。与普通面板堆石坝相比,胶凝面板堆石坝的优化方案坝坡可以更陡,堆石方量更少、造价更低,且满足应力、稳定的约束条件,得到的断面安全可靠、经济合理。     

基于COMSOL Multiphysics的重力坝渗流场与应力场耦合分析

借助COMSOL Multiphysics软件强大建模与计算功能,建立混凝土重力坝断面二维渗流场与应力场耦合模型,选择结构力学模块和描述流体流动的Richards方程模块,利用出渗面混合边界求解方法确定渗流自由面,以此研究正常蓄水情况下渗流场和应力场耦合作用的影响,并与不考虑耦合作用进行对比。结果表明:(1)考虑与不考虑耦合作用时的渗流场、应力场与位移场分布规律基本一致,但耦合作用对混凝土重力坝渗流场、应力场与位移有较明显的影响;(2)耦合作用使坝体浸润线位置稍微偏低,渗流场等势线偏向下游,坝基扬压力变大;(3)耦合作用使坝体总体应力增加,坝体上游拉应力与下游压应力增大,坝踵处的应力集中加剧。研究成果对混凝土重力坝设计具有参考价值。     

混凝土重力坝功能叠合区坝体应力计算方法探析

基于重力坝功能叠合区受力结构体系复杂、不易评价坝体应力安全的特点,以某水利枢纽工程的混凝土重力坝的安装间坝段为例,对坝体应力计算模型的建立、计算方法的选择以及计算结果进行了对比分析。分析计算过程中,采用材料力学方法在高水位工况坝体上游面出现了约0.1Mpa的拉应力,然后通过建立考虑结构整体受力的计算模型和采用有限元法计算,得出了所有工况坝体均处于受压状态的合乎标准要求的结果。研究表明,对于类似功能叠合区的特殊体型的大坝坝体应力分析计算,如果采用偏保守简化的计算模型和材料力学法进行计算,得出的计算结果过于保守,并影响安全评价结论;因此采用有限元方法,通过细化计算模型,进行更切合实际的受力分析,以便得出更加准确的大坝安全性评价结论。     

基于ANSYS的碾压混凝土重力坝静动力分析

采用大型通用软件ANSYS,通过对阿海水电站碾压混凝土重力坝方案挡水坝段进行平面有限元静力和动力计算,并利用后处理软件TECPLOT对静动结果进行叠加分析,探讨了坝体及基础在各种工况下的变形和应力规律,了解坝体和基岩在设计条件下的工作形态,对方案的可靠性进行了评价。     

苏阿皮蒂水利枢纽泄洪底孔坝段应力变形分析

利用三维有限元方法,对苏阿皮蒂水利枢纽泄洪底孔坝段在竣工期和运行期进行了四种工况的数值模拟分析,得到了坝体结构的应力变形情况。由计算结果可知,竣工期在自重荷载作用下,整个坝体往上游方向发生位移,位移自下而上逐渐增大;运行期受上游水压力和地震惯性力作用,整个坝体往下游方向发生位移,位移自下而上逐渐增大;四种工况下,坝体位移分布连续,最大位移均较小,变形满足要求;竣工期和运行期的坝体结构、坝踵、坝趾应力均满足重力坝设计规范要求。