硕士论文-塔架结构的优化设计研究

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1、西北工业大学硕士学位论文塔架结构的优化设计研究姓名：张伟刚申请学位级别：硕士专业：工程力学指导教师：刘海军;刘洪兵20061018西北工业大学顾L学位论文墒霞摘要塔架结构是一种目前被广泛应用的高耸钢结构，由于自身较为特殊的构造，虽然人们对于塔架设计的计算方法进行多方面研究，但由于人为或技术上的原因，到目前为止，人们对其进行结构设计优化的研究还较少，从节约材料、缩短建造周期和降低造价角度分析，目前许多塔架结构设计还不够合理。本论文基于塔架的基本结构和理论计算方法的分析，针对塔架结构优化设计进行研究，提出了结合MA

2、RC有限元程序对塔架结构的优化设计方法。传统的结构设计较为保守，计算精度不高，造成材料不能充分发挥其性能，而采用先进的有限元结构优化设计，可以较好的改变传统设计的弊端，在满足结构可靠度和安全性的前提下，可以充分发挥各构件的材料与结构性能，达到降低造价的目的。本文从两个方面进对塔架结构进行结构优化研究，一方面，从塔架整体结构着手，合理运用有限元程序，将大的整体塔架离散成为单个的空间杆件体系单元，建立秆件刚度矩阵和结构整体刚度矩阵，使塔架整体结构计算较传统计算方法更精确，从而为整体优化设计奠定基础：另一方面，运用杆

3、件优化模块，对由整体优化计算出的各杆件按照满足应力的控制目标，再次对构件单元进行的优化选择，实现了构件的二次优化，从而能更有效地提高结构优化设计结果。文中通过工程实例的计算及对比分板也可以清楚看到，采用本优化方法可以明显降低塔架整体杆件材料的重量。关键字：塔架结构有限元法结构优化西北工业大学硕E学位论文摘爱ABSTRACTTowerstructureisakindoftoweringsteelstructurethatiscurrentlyextensiveapplied．Becauseofitsspecial

4、construction，althoughthereisalotofstudyofcalculationmethodsoftowerdesign，astheresu]toftheartificialortechniquereasons，sofarasconcerned，peoplecarryOfflessresearchitsstructuredesignoptimization．Intheviewofsavingmaterials，shorteningconstructperiodandreducingcos

5、t，manytowerdesignsatpresentareirrational．BasedontheanalysiSofthebasicstructureandtheorycalculationofthetowerandresearchofthestructureoptimizationmethod，thisthesisputsforwardthemethodofmarcfiniteelementproceduretooptimizethetowerstructure．Thetraditionalstruct

6、uredesignsaremoreconservativeandtheaccuracyisnothigh，whichresultsinthatthematerialcan’texertitsfunctionverywell．However，theadvancedfiniteelementstructureoptimizeddesigncanchangetheirregularityofthetraditionaldesigntheorieswell．Atthesatisfactionofthecredibili

7、tyandsafetyofstructure，itcanexertthematerialandstructurefunctionofeachcomponentadequately，attainingthepurposeofreducingthecost．Thistextcarriesontheresearchofoptimizedmethodsoftowerstructurefromtwoaspects．Ononehand，commencingonthewholetowerstructure，thereason

8、ableuseoffiniteelementprocedurecanmakethegreatlyTholetowerscatteredintothesinglepoledepartmentunit，setupthepolestiffnessmatrixandstructurestiffnessmatrix，makethecalculationmethodofawholetowerstr