大跨度悬索结构成型优化与非线性-分析

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1、摘要悬索桥因其优美的外型、较高的材料利用率及良好的受力性能而广泛的应用于重要的长（大）跨桥梁结构中。随着高强、高性能材料的出现及人们对悬索桥的观赏性不断的提出新的要求，悬索桥梁从结构类型、杆件布置到材料利用等均不断的在优化与发展过程中。本论文依据当前的研究成果，论述了悬索桥结构的基本计算、非线性分析和结构优化设计所需的理论及软件参数化建模的基本知识，利用功能强大的ANSYS建立悬索桥结构模型。由于悬索桥各部件材料的性能不同，需要建立不同的模拟单元，对悬索桥结构进行优化设计。采用三维杆单元link10模拟悬索桥的主缆和吊索；抗风、加劲桁架、纵梁、桥塔用三维梁单元beam4模拟；桥面板由壳单元sh

2、ell63模拟。根据悬索桥结构的结构形式，受力及破坏特点。应用随机搜索的方法得出所以可行性的序列，之后应用零阶法，最后应用一阶法得出精确的结果。软件分析计算后通过其静态、模态分析的结构状态对比，得出悬索桥的最优设计方案。传统的优化设计方法耗费高、效率低，比如：先通过一套初级方案，应用力学的理论进行分析校核，设计变量为约束条件为准则。分析结果超过约束，需要重新调整设计变量；结果在约束以内，则此设计方案可行，如此的循环往复，效率、成功率都不高的弊端，得出的结论也仅仅是可行性的，并非最优方案。与传统设计相比，本文优化设计在满足要求的基础上，应用优化设计的理论和算法，进而选出众多方案中最优的方案，应用

3、于实践中，可以大大的提高效率。桥梁的优化设计不仅能满足规范要求的承载力、正常使用、外观的要求，还能使各项指标达到理想的平衡状态。结构的优化设计已成为将来结构发展的重点领域。该论文有图32幅，表5个，参考文献58篇关键词：悬索结构成型；非线性；优化分析；一阶法I万方数据AbstractSuspensionforitsbeautifulappearance,highmaterialutilizationandgoodmechanicalperformanceandarewidelyusedinimportantlong(large)acrossthebridgestructure.Withhigh

4、-strength,high-performancematerialsandpeopleappearedonthesuspensionofornamentalconstantlymadenewdemands,SuspensionBridgefromthestructuretype,barsetcarearrangedtousethematerialinacontinuousprocessoptimizationanddevelopment.Inthispaper,basedonthecurrentresearch,discussesthebasiccalculationsuspensionbr

5、idge,nonlinearstructuralanalysisanddesignoptimizationtheoryandsoftwarerequiredbasicknowledgeofparametricmodeling,theuseofpowerfulANSYSstructuralmodeltobuildsuspensionbridges.Duetothedifferentmaterialpropertiesofsuspensioncomponents,youneedtocreateadifferentsimulationunit,tooptimizethedesignofthesusp

6、ensionbridge.Three-dimensionalsimulationofsuspensionrodelementslink10maincableandsling;wind,stiffeningtrusses,stringers,bridgetowerbeam4simulatedthree-dimensionalbeamelements;bridgedeckmodeledbyshellelementsshell63.Accordingtothestructureintheformofsuspensionbridgestructure,forceanddamagecharacteris

7、tics.Stochasticsearchmethodsoobtainedfeasibilitysequenceafterapplyingthezero-ordermethod,thefinalapplicationofthefirst-ordermethodtogetaccurateresults.Afterthesoftwareiscalculatedbystaticanalysis,moda