基于ANSYS的结构优化设计

在工程应用中,求解复杂结构优化问题,通常需要自行编制有限元计算程序,此类程序不仅编制难度较大,而且计算结果的可靠性较差。在利用优化算法对结构进行优化时,将ANSYS作为有限元分析工具,替代人工编制的有限元程序,能大大节约结构优化问题的求解时间,提高计算结果的可靠性。将齿行法与ANSYS相结合,对几个典型的结构优化问题进行最优化计算,计算结果表明方法正确、可行,能充分发挥ANSYS与优化方法两者的长处,具有优化效率高、效果好、实用性强等优点。     

土体循环塑性模型的动力有限元分析

在简要介绍基于广义塑性力学的土体次加载面循环塑性模型与土体动力有限元分析原理与计算方法的基础上，将循环塑性模型的本构方程结合进土体的动力平衡方程中，用无条件稳定的隐式积分(Newmark)法求解动力方程，建立了基于循环塑性模型的土体有限元动力分析方法；编制了相应的弹塑性动力有限元程序，程序用FORTRAN语言编写，采用模块结构，可求解连续介质在平面应力、平面应变和轴对称情况下的动力反应问题；最后利用所编程序对水平自由场地的饱和沙层在基岩加速度作用下的动力响应问题进行计算分析。通过对孔隙水压力发展时程、加速度响应时程与剪应力响应时程等计算结果的分析比较，初步验证了模型与程序用于实际计算的可行性和可靠性。     

某型载货车车架结构的优化设计

在某型载货车车架的概念化设计的基础上,以有限元结构分析和优化算法相结合为手段,对横梁和纵梁的截面尺寸进行优化,建立了车架的力学模型,优化参数模型,优化数学模型,有限元模型,采用ANSYS参数化设计语言编制了优化设计程序,用ANSYS软件中的零阶优化方法获得最优设计。计算结果表明该优化设计方法的有效和高效,该方法可广泛应用于车架的优化设计工程。     

刚架分析的割线刚度弧长法

将割线刚度引入弧长法进行计算，以求解非线性有限元问题，这个方法的优点是可以不必计算各增量步引起的初始内抗力项，与原弧长法相比较计算量较小，程序也易于编制，可广泛用于求解非线性问题。     

三维薄壁结构与流体相互作用数值模拟

基于通用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)求解器和自编制三维非线性壳体有限元程序,发展一种用于解决三维弹性薄壁结构与粘性流体相互作用问题的数值方法.用CFD求解器Fluent求解粘性流体流动,采用基于三维薄壳非线性理论建立的有限元程序来求解薄壁结构的变形,通过交错方法实现流体和结构的耦合.考察三维非线性壳体有限元程序在解决屈曲和后屈曲问题时的可靠性;通过求解可塌陷直管和粘性流体相互作用问题,检验流固耦合方法的可靠性;研究呼气过程中可塌陷分叉肺管和气流的相互作用问题.重点考察分叉结构中可塌陷管和不同雷诺数流动之间的相互影响.     

某天气雷达站塔楼结构反应谱分析

运用通用有限元程序ANSYS对某天气雷达站塔楼结构进行了振型分解反应谱分析，通过计算得出了雷达站塔楼在地震反应谱作用下位移及内力，与工程计算软件SATWE的计算结果比较，从而验证了结构设计的可靠性。     

大体积混凝土浇筑温度场的仿真分析

在有限元程序ANSYS的通用平台上，通过参数设计语言(APDL)以及多种ANSYS内部函数，编制宏命令来控制ANSYS程序对巴东长江大桥承台大体积混凝土的浇筑温度场进行仿真分析，并将计算结果与实测结果进行了比较，结果显示所建立的有限元分析模型可以较好地仿真实际混凝土温度场．     

基于动力有限元的路基动力响应数值模拟分析

为了研究路基动力响应特性,本文基于动力有限元原理,采用考虑Rayleigh阻尼的空间三维非均质线弹性体系作为结构模型,通过Newmark法求解在FWD脉冲荷载作用下结构的动力响应,并用Fortran90语言编制了相应的正演计算程序,并与实测数据及大型有限元程序计算结果进行了对比与分析,结果表明：该程序计算结果与实际结果吻合较好,与ANSYS计算结果相近,具有较好的计算精度.     

基于遗传算法的结构损伤识别及其程序设计

遗传算法具有较强的全局寻优能力和鲁棒性,应用于土木工程结构监测与检测评估的损伤识别中.为了使该方法进一步实用化,将通用的大型有限元软件ANSYS应用到遗传算法的适值计算之中,综合运用Visual C和Matlab混合编程以及基于APDL的ANSYS二次开发技术编制能应用于大型工程结构优化和损伤识别的通用程序,用户能够根据工程经验和参数分析的结果选择最有效的遗传算子和参数.仿真算例证明遗传算法的损伤识别能力和本文程序的实用性与通用性.     

劲性支撑穹顶结构找形分析

针对索垂度在施工成形过程中不可忽略的问题,采用悬链线单元模拟索,依据胡克定律、小应变假设和变形协调方程等条件,推导了索原长的计算公式,给出了一种已知任意一个正值求解索原长度的二分法。在正交索网结构中,采用该二分法求得的索原长与已知条件给出的索原长进行对比,其误差均不超过0.16%,且不同初始值计算得到的索原长差别不大。针对劲性支撑穹顶结构的找形分析问题,给出了一种FEDR法,即有限元动力松弛法,以期提高动力松弛法的计算精度和可靠性。给出了找形分析的求解策略,并通过FORTRAN语言和ANSYS的APDL语言编制找形分析程序。对正交索网和跨度为71.2m设两道环杆的肋环型劲性支撑穹顶结构进行找形分析,ANSYS有限元分析与FORTRAN语言找形程序求得的杆件内力进行对比,其误差均不超过0.42%。     

边坡的有限元与可靠性分析

将有限元与可靠性分析结合起来,提出了具体的计算方法和步骤,同时编制了相应的计算程序,并应用该程序对霍各气铜矿边坡稳定性进行了分析计算,计算结果与其它分析方法所得结果相一致。     

城市供水管网优化设计两步法

为改善城市供水管网的设计方案,从经济性和可靠性角度出发,应用数学建模与最优化理论,对城市供水管网优化设计进行系统研究.提出两步优化的思想,即首先进行供水管网拓扑结构优化,然后进行管径组合方案优化.供水管网拓扑结构优化以单位流量年计算费用作为管段的权值,采用改进的狄克斯特拉算法进行求解,管径组合方案优化采用遗传算法进行求解.分别编制相应计算程序,对某一管网进行优化设计.研究结果表明由该方法产生的优化设计方案在经济性、水力性和可靠性方面均好于传统设计方案,同时两步优化的解无论在收敛速度方面还是在解的优化效果方面都要好于单纯应用遗传算法所求得的解.     

结构可靠度分析的人工智能响应面法及程序

为了进行各种极限状态方程不明确的大型结构可靠度分析,提出了人工智能响应面法.利用BP网络来模拟响应面,基于遗传算法的优化法来进行可靠指标计算,确定性有限元分析采用ANSYS软件进行.综合VC与Matlab混合编程技术、基于VC和APDL的ANSYS二次开发技术及M atlab的遗传算法(GA)和神经网络(NN)工具箱函数,编制了可以适应各种复杂工程结构的可靠度分析程序.算例分析表明本文方法计算精度高.本文方法与程序适用于随机变量数目较多,功能函数为隐式时的复杂结构可靠度分析.     

剪切机机架最大剪切能力的估计

利用ANSYS有限元分析软件的结构分析模块和后处理模块计算并搜索出机架的第一主应力的最大值，在此基础上，通过ANSYS程序参数化语言APDL的功能编制了确定机架剪切能力的循环程序，为解决和评估工程结构的承载能力等问题提供了参考。     

压力容器的优化设计

本文对板、壳、梁组合结构的各种组合形式进行了归纳和探讨,并编制了该类结构的有限元分析及以最轻重量为优化目标的结构优化设计程序,通过多个实例的计算,结果令人满意。     

V锥流量计可靠性PDS分析

将有限元理论与可靠性设计理论相结合,利用ANSYS提供的PDS概率设计模块进行V锥流量计的参数化建模,编制APDL命令流,建立V锥流量计结构的可靠性分析文件,为V锥流量计结构优化提供了理论依据。     

复杂平面杆件结构求解的优化方法与应用

目的 提出计算未知约束力和未知位移优化方法,为复杂结构问题的解决提供条件.方法 基于动态设计变量优化算法原理,以平面杆件的每个杆段和结点为研究对象,以结点位移和结点力为设计变量,以每个杆段位移与内力关系以及结点力需要满足平衡条件形成目标函数,建立了杆件结构的未知位移和结点力的动态设计变量优化方法,编制通用程序完成算例的结点位移和结点力分析.结果 获得在非组集条件下未知量直接优化的求解.典型算例计算显示,其结果 与有限元方法 计算结果 非常接近.结论 新研究方法 可行,为工程应用分析提供新的思想.     

大跨度桥梁施工控制结构分析计算方法

为了提高大跨度桥梁施工控制中结构分析计算的精度,提出将Kalman滤波法和正装分析法结合起来进行施工控制的分析计算.应用Kalman滤波法滤去施工和测量中的随机噪声,得到结构系统统计意义上无偏的最优估计值,再结合正装计算法预测最终的成桥状态,据此确定各控制点处的施工预抛高值.结合某钢管混凝土中承式拱桥桥道系的施工预抛高值的求解问题,对该方法进行了详细论述,并以通用有限元程序ANSYS作为平台编制了相应的计算程序.实践证明该方法计算精度高,具有一定的应用推广性.     

考虑太阳辐射作用的砌体结构温度场

为探讨砌体结构的温度裂缝机理，对砌体结构的温度场进行了研究。由通用有限元软件SAP ALOGOR的稳态温度场计算结果得出砌体结构的温度分布规律，提出了简化的计算方法，即对墙体和屋面分别按独立的一维问题进行计算，推导了一维瞬态温度场的隐式差分公式，取消了时间步长和空间步长的相互约束。编制了程序进行计算，所得墙体计算结果与实测资料相吻合，表明该计算方法是简洁可行的；同时，利用该方法可为砌体结构的温度应力计算提供可靠的温度参数。     

基于有限元分析的下排渣门设计

利用有限元分析软件ANSYS,通过三维数值模拟方法,对Φ1400 mm中药提取罐下排渣门结构进行了设计.通过对ANSYS计算结果与水压试验结果相比较,验证了有限元方法的可靠性和精确性.