双向渐进结构优化法在桥梁设计中的应用

"渐进结构优化法在桥梁找型中的应用 (2012年)，陈艾荣，常成，同济大学桥梁工程系" 本文主要探讨了渐进结构优化法（Evolutionary Structural Optimization, ESO）在桥梁设计中的应用，特别是在桥梁形态找寻（form-finding）阶段的作用。作者详细介绍了结构拓扑优化方法的基础理论，这是一种用于寻找结构最优形态的设计方法。结构拓扑优化旨在通过改变结构布局，使得在满足性能要求（如应力分布、承载能力等）的同时，达到重量最轻或成本最低的目标。 文中重点阐述了双向渐进结构优化法（Bi-directional Evolutionary Structural Optimization, BESO），这是ESO的一种改进版本。BESO方法在优化过程中允许结构经历多种拓扑形态，逐步接近最优解。这种方法的优点在于能够生成连续、光滑且应力分布均匀的结构设计方案。 为了验证BESO的有效性，作者基于ANSYS软件平台开发了一套结构拓扑优化程序。ANSYS是一款广泛应用的有限元分析软件，其参数化设计语言（APDL）被用来编写优化算法。通过模拟实际桥梁结构的边界条件，该程序成功解决了二维平面内的拓扑优化问题。具体案例包括不同矢跨比的拱桥、悬索桥的主缆以及斜拉桥的桥塔。优化结果表明，这些经过优化的结构具有良好的应力分布和传力路径，证明了自编程序的正确性和实用性。 进一步，作者将此程序扩展到三维空间，对一座峡谷桥梁进行了三维拓扑优化，这在实际工程中具有更高的复杂度和挑战性。基于优化得到的拓扑形态，他们还提出了相应的概念设计方案，这展示了结构拓扑优化技术在桥梁创新设计中的潜力。 这篇论文的研究成果表明，结构拓扑优化技术可以为桥梁概念设计提供科学依据，帮助设计师探索出合理且富有创意的桥梁结构形式。这一技术在未来的桥梁找型中具有广阔的应用前景，对于提高桥梁的经济性和安全性都具有重要意义。关键词包括渐进结构优化法、结构拓扑优化以及桥梁找型，属于自然科学领域的研究，对于桥梁工程和结构设计领域的学者和技术人员具有较高的参考价值。