[毕业设计][硕士]基于ANSYS参数化设计语言的门式刚架优化设计

本次设计为西南交通大学硕士学位论文 　　门式刚架是目前国内应用最为广泛的轻型钢结构，我国在门式刚架结构的设计、制作、安装等方面技术已趋成熟，每年新增建筑面积近200万m2，但是目前惯用的设计方法是先假定截面，再验算强度、刚度、稳定性、构造等，获得较优的经济指标主要靠设计者的经验，所以，研究门式刚架结构的优化设计是具有实际意义的。 　　ANSYS作为一款大型通用有限元软件，其强大的功能和广泛的应用使之成为全球计算机辅助工程(CAE)领域的主流软件。其本身的优化模块和自带的参数化设计语言APDL是实现结构优化设计的有效工具。 　　本文概要地介绍了ANSYS结构建模分析和优化设计的基本理论与方法，之后阐述了变截面梁单元BEAMl88的单元特性、输入参数、输出参数等技术条件，在此基础上，以一个三跨变截面门式刚架轻钢结构房屋为算例，考虑恒载、活载、风载和地震四种工况作用，以构件截面尺寸参数为设计变量，以强度、刚度、构造条件为状态变量，以结构的总用钢量为目标函数，基于ANSYS参数化设计语言APDL，选用一阶优化方法，编写结构分析文件和优化控制文件，对该结构做优化设计，最终得到了一个较优的设计序列，结果单榀刚架减重748Kg，比原设计省钢约19％，取得较好的经济效益。另外，本文把ANSYS的内力和变形结果与钢结构设计软件STS计算结果做了比较，表明ANSYS的计算结果是真实可靠的，完全能够用来校核和指导工程设计，最后对基于ANSYS参数化设计语言的结构优化设计这以课题做了总结与展望。 　　本文的优化过程紧扣《建筑抗震设计规范》(GB 5001卜2001)和《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102：2002)，并且给出了完整的建模分析命令流和优化控制命令流，体现了常见工程结构的静力、动力、模态分析及结果后处理的一般方法，对于其它类型门式刚架以及空间钢结构的优化设计具有很高的参考价值。 　　共77页。