基于數(shù)值模擬與改進(jìn)遺傳算法的弧形鋼閘門結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、弧形閘門作為水工建筑物中的工作閘門，對于水工建筑物的結(jié)構(gòu)安全起到重要的作用。弧形閘門的設(shè)計，要做到安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。按照現(xiàn)行的弧形閘門設(shè)計規(guī)范設(shè)計閘門時，由于對弧形閘門空間整體結(jié)構(gòu)的忽略，在設(shè)計時整體設(shè)計過于保守，材料性能未能充分發(fā)揮。優(yōu)化設(shè)計是一種新的設(shè)計方法，它是將最優(yōu)化原理和計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，從大量設(shè)計方案中找出最合適的設(shè)計方案。本文利用優(yōu)化設(shè)計的方法，對弧形閘門進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，尋找最佳設(shè)計方案，以提高設(shè)計的效率和質(zhì)量。

2、
　　本文以弧形閘門結(jié)構(gòu)為研究對象，在深入學(xué)習(xí)研究標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化的原理的基礎(chǔ)上，將改進(jìn)遺傳算法、有限元理論、參數(shù)化建模技術(shù)、Visual Basic編程語言、有限元軟件ANSYS二次開發(fā)技術(shù)相結(jié)合，利用Visual Basic建立弧形閘門結(jié)構(gòu)優(yōu)化系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動調(diào)用ANSYS進(jìn)行弧形閘門參數(shù)化建模，并對弧形閘門進(jìn)行結(jié)構(gòu)截面優(yōu)化和結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化。具體方法為首先使用ANSYS的APDL語言構(gòu)建弧形閘門參數(shù)化模型，使用V

3、isual Basic編寫改進(jìn)遺傳算法程序及設(shè)置優(yōu)化參數(shù)，通過ANSYS二次開發(fā)技術(shù)，實現(xiàn)Visual Basic對有限元軟件ANSYS的后臺調(diào)用，并將返回的計算結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化處理，最后輸出弧形閘門最優(yōu)模型。
　　本文首先建立弧形閘門有限元模型，并對在設(shè)計工況和自重荷載下工作的弧形閘門進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析。在深入研究遺傳算法的基礎(chǔ)上引入模擬退火算法的選擇機(jī)制，提高了算法的運算效率，有效的緩解了遺傳算法的局部收斂問題。實現(xiàn)改進(jìn)遺傳與弧形閘

4、門結(jié)構(gòu)優(yōu)化的結(jié)合，將改進(jìn)遺傳算法成功應(yīng)用在弧形閘門的結(jié)構(gòu)優(yōu)化中。建立弧形閘門結(jié)構(gòu)優(yōu)化系統(tǒng)，成功實現(xiàn)了弧形閘門的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，并以一實際工程為例進(jìn)行計算。優(yōu)化后案例閘門的重量減輕10.83％，成功實現(xiàn)了弧形閘門的結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作。其次本文對優(yōu)化前后的弧形閘門結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變情況進(jìn)行對比分析;并在實現(xiàn)弧形閘門結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，將弧形閘門的設(shè)計變量進(jìn)行分組對比，分別對弧形閘門進(jìn)行了結(jié)構(gòu)截面優(yōu)化及結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化并對比了優(yōu)化效果，同時本文討論了各組優(yōu)化變量的