塔带机工作平台多载荷拓扑优化设计

以塔带机工作平台多载荷作用下的整体柔度最小为优化目标,基于实体各向同性材料惩罚函数插值方法,构建多载荷拓扑优化数学模型,利用HyperWorks/Optistruct求解优化模型,得到工作平台的拓扑形式。根据拓扑形式重构几何模型,并对原结构模型和重构模型进行静力分析比较,结果表明,工作平台结构经拓扑优化后,在减轻结构质量的同时,提高了结构刚度,减小了应力分布,比优化前更加安全、可靠。     

基于ANSYS的三支臂弧形钢闸门拓扑优化布置

基于拓扑优化理论,以结构最大刚度为目标函数,采用ANSYS拓扑优化功能对三支臂弧形钢闸门进行了布置优化,得出了三支臂弧形钢闸门的合理结构布置形式.并结合实例对优化成果进行了静动力分析比较.结果显示,拓扑优化后的闸门结构,其强度、刚度及稳定性都有一定的提高,优于原始布置结构.此方法可以为水工钢闸门结构布置创新提供一定的参考.     

农村集中供水工程规模与结构协调优化研究

为了对农村集中供水工程的规模和结构进行优化,研究采用遗传算法等方法建立了农村供水工程规模优化模型,并模拟拓扑结构分析供水水流流经的水库与管线运输网络,进行了结构化特征分析。结果显示,模型可以有效规划供水工程的建设年份和规模,形成梯度式的规模规划;同时最大限度地降低建设成本。模拟拓扑分析显示,管网弹性值为4.10 h,可以有效地指导维修工作。平均化弹性值为1.95 h。研究可以为农村集中供水工程的优化提供指导。     

数字图像处理在结构优化结果提取中的应用

结构优化结果的提取和应用主要考虑如何有效地将优化结果转化为可用的CAD模型,实现CAE和CAD之间的数据共享和模型转换。基于数字图像原理提取轮廓范围及像素点坐标,根据相邻点坐标计算离散曲率,并根据曲率值对构件的边缘形状进行分类,得到拓扑优化结果。该方法提高了拓扑优化结果的精度和可用性及提取的效率,减少了人为因素的干扰,提取的模型更符合实际,有助于更好地理解和分析拓扑优化结果,对拓扑优化后处理的结果提取轮廓重构及成果应用有一定参考作用。     

桁架结构拓扑和布局优化发展综述

从优化模型的建立和求解算法的研究两个方面对桁架结构的拓扑、布局优化的发展历程和研究现状进行综合评述。按照发展的先后,将以基结构法为基础的优化模型根据设计变量的不同分为3类,同时描述了非基结构法的拓扑布局优化;将求解算法分为传统的数学求解和智能化的全局寻优求解两部分。对桁架结构的拓扑布局优化在实际工程中的应用进行了总结,指出了结构拓扑、布局优化在理论研究、工程应用和软件开发等方面的研究方向。     

深孔弧门三维拓扑优化应用研究

当前拓扑优化在水工闸门中的应用均为二维平面内的拓扑优化设计,未涉及闸门空间拓扑形式的问题。针对此,以某水电站工程深孔弧形钢闸门为例,基于连续体拓扑优化方法中的变密度法进行深孔弧门三维拓扑优化的应用研究,采用有限元软件对拓扑结果进行数值分析,并与工程中常用V型二支臂结构形式进行对比。结果表明采用三维拓扑优化得到的弧形闸门支臂最优拓扑构型为Y型树状结构,且在满足局部稳定要求前提下构建的箱型截面树状支臂结构承载能力满足规范要求。与规范中常用V型支臂结构进行对比分析,结果表明,拓扑优化的树枝状支臂结构整体位移减小15.8%,最大应力减小15%且整体分布更加均匀。三维拓扑优化方法可以应用于深孔弧形闸门的结构优化设计当中。     

考虑多升压站与障碍区的海上风电场集电系统拓扑优化

集电系统作为海上风电场的重要组成部分,其内部海缆的选型与网络连接直接影响到其运行经济性。针对海上风电场集电系统拓扑经济优化问题,为获取兼顾工程实际性和经济性的拓扑结构,首先对集电系统中海缆的避障、升压站的进线限制和海缆交叉规避进行了分析,并针对含多升压站和障碍区的集电系统拓扑优化问题,提出了求解最小拓扑生成树的改进prim算法,平衡了各进线集合的风机数量,从而保证了海缆选型的有效性。在此基础上,以总经济成本最小为目标,提出了集电系统拓扑经济优化模型。鉴于模型的非线性与高度复杂性,将原模型转化为含经济优化模型和拓扑优化模型的双层优化模型,模型采用遗传算法和改进prim算法进行迭代求解。以汕头海域深水海上风电场实际项目为例进行验证分析,结果表明：该方法能有效求解含多升压站和障碍区的集电系统拓扑优化问题,优化结果在海缆总长度和总经济成本方面分别较现有方法下降了9.91%和9.04%,算法的求解精度得到了提升。     

淮安市清隆桥泵站空箱挡墙拓扑优化设计研究

基于拓扑优化设计理论和方法，研究空箱挡土墙结构优化设计问题。以清隆桥泵站进水侧空箱挡土墙为例，以挡墙应变能最小为目标函数，以挡墙结构体积、强度、抗滑稳定、抗倾覆稳定等为约束条件构建拓扑优化计算模型，实现了对空箱挡土墙的结构优化及轻量化设计。利用有限元软件对优化后的结构进行稳定性复核，结果表明空箱挡土墙结构的强度、抗滑稳定、基地应力等指标均满足要求，验证了拓扑优化结果的可靠性，为挡土墙结构优化设计提供参考。     

基于ANSYS的钢模台车顶模架拓扑优化设计

以江坪河溢洪道钢模台车为例,在用ANSYS软件对顶模架初始设计方案进行有限元分析的基础上,利用ANSYS拓扑优化理论对顶模架进行了结构拓扑优化设计,并对拓扑优化后的结构设计方案进行了有限元分析。对比分析结果显示,拓扑优化后的顶模架结构刚度、强度均有一定的提高,且未增加制造难度。     

拓扑优化方法的研究进展及在水工结构设计中的应用

拓扑优化是目前结构优化领域研究的热点,也是结构优化学科发展的方向,但目前国内对拓扑优化方法在水利工程中的应用研究很少,为此,介绍了拓扑优化方法产生的背景及发展过程,通过对水工建筑物中最常见的混凝土重力坝剖面进行拓扑优化设计,并利用有限元分析软件ANSYS得出拓扑优化结果,表明了用拓扑优化方法进行剖面设计是可行的。     

基于拓扑优化方法的开挖边坡设计

提出了应用拓扑优化方法设计边坡的方法,并运用基于刚度的拓扑优化方法对一开挖边坡进行优化设计,分析了边坡优化过程中材料密度的变化以及应变能随优化区体积的变化规律,对比分析了边坡拓扑优化设计前后的应变能与水平位移。通过强度折减法计算分析了传统开挖边坡设计与拓扑优化设计边坡的稳定性。边坡拓扑优化设计沿原坡面进行删减单元,未出现空洞现象。优化后的坡体趋于三角形,应变能最大值减小,横向位移分布较为均匀,可以认为使用拓扑优化方法对开挖边坡进行优化是可行的。在坡顶荷载作用下,边坡坡比随高程而变,且上部坡比较小。拓扑优化设计的边坡在开挖区域内以及整个设计土坡的安全系数与在开挖同样体积下传统边坡设计的安全系数相差较小,拓扑优化设计的开挖边坡滑弧较不明显,并且拓扑优化方法在边坡设计时较好地考虑了边坡的土体材料特性及边坡的应变能。     

溪洛渡水电站右岸地下厂房洞室群稳定性及错动带位置敏感性研究

利用预布大规模随机裂隙生成网格技术,采用非线性弹塑性有限元法,重点计算比较了加固前后溪洛渡右岸地下厂房洞室群洞周围岩变形特征、应力分布状态及扰动区分布范围,给出了洞周不稳定块体的部位及其破坏形式,讨论了主厂房顶部的错动带出露位置对顶拱稳定性的影响,为今后支护优化设计提供参考。     

遗传算法与最小二乘支持向量机在年径流预测中的应用

为克服最小二乘支持向量机(LSSVM)依赖人为经验选择学习参数的不足,利用遗传优化算法(GA)选择LSSVM惩罚因子C和核函数参数σ2,构建GA-LSSVM年径流预测模型,并构建LSSVM、GA-BP和传统BP模型作为对比,以云南省河边水文站年径流预测为例进行实例研究,利用实例前30 a和后22 a资料分别对各模型进行训练和预测。结果表明:GA-LSSVM模型对实例后22 a年径流预测的平均相对误差绝对值和最大相对误差绝对值分别为3.13%、8.66%,预测精度优于LSSVM、GA-BP和传统BP模型。GA算法全局寻优能力强,利用GA算法优化得到的LSSVM学习参数可有效提高LSSVM模型的预测精度和泛化能力。     

拓扑优化理论在二维平面闸门设计中的应用

拓扑优化又称为结构布局优化,其主要目的是致力于寻求优化结构的某些性能或减轻结构重量的途径。随着形状优化和尺寸优化设计的不断成熟与完善,拓扑优化逐渐成为结构优化设计的研究热点与难点问题。利用连续体结构拓扑优化理论,对结构复杂的水工平面闸门进行研究,并通过对优化结果进行拟合,进行结构变形分析与应力校核。结果表明结构应力分布均匀,能够更好地发挥各部位材料的最佳性能,验证了拓扑优化理论在水工闸门中应用的可行性与优越性。     

拓扑优化理论在二维深孔弧形闸门设计中的应用研究

利用拓扑优化理论，对结构复杂的深孔弧形闸门作了深入地研究，并通过对优化结果的变形分析与应力校核，表明结构应力分布均匀，能够更好地发挥各部位材料的最佳性能，验证了拓扑优化理论在水工闸门中应用的可行性。     

导流隧洞出口消力池体型优化数值模拟与试验研究

通过对新疆阿尔塔什水利枢纽工程导流洞水工模型泄流实验与数值模拟,对出口消力池进行了体型优化,在消力池水面线、消能率、出池最大临底流速、尾渠流态等方面与原方案进行了对比分析。结果表明:在实验范围内,优化后的消力池内最大水深降低了2.05 m,消能率提高了12%,出池最大临底流速降低了28%,尾渠稳定流速降低了66.7%。通过各项水力特性指标表明,优化后的消力池比原设计方案显现出更为优良的特性。     

拓扑优化在重力坝设计中的应用研究

文章以ANSYS10.0为平台,利用APDL和UIDL语言,对重力坝非溢流坝段进行拓扑优化.探讨了不同初始拓扑尺寸和下游面形状对坝体计算结果的影响.结果表明,对重力坝非溢流坝段进行拓扑优化是可行和有效的.