基于ABAQUS二次开发的混凝土重力坝抗震优化设计

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我国是地震多发的国家,重力坝在运行期间将不可避免的受到地震的作用,当前保障工程结构抗震安全主要采用被动控制方法,很少采用优化设计方法。随着我国大型水利工程中,高坝越来越多,如何在静力和动力条件下进行优化设计,综合考虑结构的安全可靠度就变得越来越重要。 现阶段,大型商用软件中只有极少数软件有优化设计模块,而这些软件中优化方法又比较固定,在某些特定情况下有可能得不出优化结果。ABAQUS拥有强大的结构分析功能和二次开发的空间。通过对ABAQUS进行二次开发,调用ABAQUS的用户子程序User-Subroutine协助进行结构分析和结果传输,结合FORTRAN编写的各种优化程序,就可以实现对各种不同的实际问题选择合适的优化方法,得到理想的优化结果,并可获得可视化的前后处理效果。 本文结合生产实际,根据重力坝基本断面的几何特征,采用结构分析软件ABAQUS的input文件建立参数化重力坝抗震优化设计模型,分析了某混凝土重力坝的12号坝段在静力工况和动力工况下的应力和稳定性。模型静力分析采用弹性材料进行模拟,动力分析采用模态分析并结合加速度反应谱法进行。通过对ABAQUS进行二次开发结合FOR~IRAN编写的遗传算法对重力坝断面进行优化。工程实例的优化结果与ANSYS一阶优化法的优化结果对比可以看出,基于ABAQUS的遗传算法优化结果更优。优化形状与初始形状相比,在坝体体积、应力指标和抗震能力上都得到了改善。
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