双向固定网格渐进结构优化方法及其工程应用

本书在渐进结构优化方法的基础上提出了一种进行形状优化的“细啃”技术和具有更好边界模拟精度的固定网格边界处理技术——双向固定网格渐进结构优化方法。该方法的优势在于能减少很优拓扑和形状对于初始迭代点的依赖，更有利于获取全局很优解。利用双向固定网格渐进结构优化方法研究了复合材料板壳结构开孔形状优化问题以及地下洞室支护拓扑优化问题，取得了较好的效果。本书共有6章内容，分别为：绪论、渐进结构优化方法基本原理、改进的固定网格渐进结构优化方法及其应用、双向固定网格渐进结构优化方法及其应用、简单洞室支护优化及其影响因素分析、大型地下洞室群很优锚固支护探讨。本书可供结构优化研究人员使用，也可供相关专业的大专院校师生参考。

刘毅，男，1979年9月生，湖南人，工学博士，教授级高级工程师，博士生导师，现任中国水利水电科学研究院结构材料所副所长，中国水利学会水工结构专委会委员、副秘书长，中国水力发电工程学会水工及水电站建筑物专委会委员、碾压混凝土筑坝专委会委员，中国大坝工程学会青年工作委员会副主任委员。

前言
第1章 绪论
1.1 结构优化方法综述
1.1.1 结构优化方法的发展简史
1.1.2 传统的结构优化方法述评
1.2 渐进结构优化方法的研究历史及现状
1.3 复合材料板壳结构开孔形状优化研究综述
1.4 地下洞室支护优化背景
1.4.1 地下洞室工程的发展现状
1.4.2 地下洞室工程的研究方法综述
1.4.3 地下洞室支护设计的研究现状
1.5 本书的主要工作
第2章 渐进结构优化方法基本原理
2.1 渐进结构优化方法基本原理及特点讨论
2.2 传统渐进结构优化方法基本流程
2.3 几个常用的渐进结构优化方法敏感度
2.3.1 满Mises应力敏感度
2.3.2 刚度敏感度
2.3.3 位移约束敏感度
2.4 几个经典的例子
2.4.1 Michell桁架
2.4.2 等表面应力结构
2.4.3 悬臂梁结构
2.5 重力坝基本断面形状优化
2.5.1 计算条件及初始域
2.5.2 计算结果分析
2.6 体积不变的可控孔数的双向渐进结构优化方法
2.6.1 方法流程
2.6.2 算例1
2.6.3 算例2
2.7 小结
第3章 改进的固定网格渐进结构优化方法及其应用
3.1 节点敏感度
3.1.1 Tsai-Hill值强度准则节点敏感度
3.1.2 基于位移的节点敏感度推导
3.2 改进的用于渐进结构优化方法的固定网格技术
3.3 改进的固定网格渐进结构优化方法流程
3.3.1 控制开孔时机的方法
3.3.2 稳定判断和中止条件
3.3.3 流程概略
3.4 改进的固定网格渐进结构优化方法验证
3.5 复合材料方板开孔形状优化
3.5.1 单孔形状优化
3.5.2 不同开孔数对开孔形状的影响
3.5.3 不同叠层构造对很优孔形影响
3.5.4 两孔相互影响的历程
3.6 小结
第4章 双向固定网格渐进结构优化方法及其应用
4.1 基于统一敏感度的增加材料的技术
4.2 基于统一敏感度的双向渐进结构优化方法的验证
4.2.1 Michell桁架算例
4.2.2 悬臂梁算例
4.3 双向固定网格渐进结构优化方法
4.3.1 新的中止条件
4.3.2 增加材料的法则
4.3.3 程序流程
4.4 复合材料壳结构开孔形状优化
4.4.1 壳结构开孔算例1
4.4.2 壳结构开孔算例2
4.4.3 壳结构开孔算例3
4.4.4 荷载对很优孔形的影响
4.4.5 不同初始开孔对很优开孔的影响
4.5 小结
第5章 简单洞室支护优化及其影响因素分析
5.1 简单洞室有限元计算模型
5.2 几种典型的简单洞室稳定评价目标函数
5.2.1 以卸荷引起的总应变能为目标函数
5.2.2 防治洞室底鼓、帮鼓的目标函数
5.2.3 描述洞室总变形和顶底与边墙相对变形的目标函数
5.3 洞室稳定评价目标函数的敏感度推导
5.3.1 防治底鼓、帮鼓的敏感度推导
5.3.2 以洞室总变形为目标函数的敏感度推导
5.4 以卸荷引起的总应变能为目标函数的很优支护
5.4.1 r=0时的情况
5.4.2 r=-0.35时的情况
5.5 以防治底鼓和帮鼓为目标函数的很优支护拓扑
5.5.1 防治底鼓
5.5.2 防治帮鼓
5.5.3 防治底鼓和帮鼓
5.6 不同初始支护拓扑及迭代步长对很优支护的影响
5.6.1 初始支护拓扑对很优支护的影响
5.6.2 迭代步长对很优支护的影响
5.7 锚固对岩石的影响模型
5.7.1 锚固效应分析
5.7.2 锚固岩石等效模型
5.8 不同目标函数的很优锚固支护拓扑研究
5.9 不同边界条件对很优支护拓扑的影响
5.10 不同地应力场对很优支护拓扑的影响
5.11 各向异性对很优支护拓扑的影响
5.12 分层岩体对很优支护拓扑的影响
5.13 软弱带对很优支护拓扑的影响
5.13.1 不同部位未贯通的软弱区域对很优支护的影响
5.13.2 不同部位贯通的软弱带对很优支护的影响
5.14 限定锚固范围和深度的锚距优化设计
5.15 同时考虑锚距锚深优化的很优支护
5.16 锚固深度与洞室尺寸相对比值对很优锚固的影响
5.17 小结
第6章 大型地下洞室群很优锚固支护探讨
6.1 溪洛渡工程概况
6.2 溪洛渡地下厂房相关地质条件
6.3 计算模型及材料分区
6.4 溪洛渡二维地应力反馈计算
6.5 现有的锚固方案等效模型
6.6 洞室群稳定性评价与动态优化设计概念
6.6.1 简单的洞室群稳定目标函数
6.6.2 监测函数的基本概念及动态优化设计
6.7 以卸荷引起的总应变能为目标函数的很优锚固支护
6.8 不开挖主变室和调压井对主厂房很优锚固拓扑的影响
6.9 以描述边墙相对底角变形的监测函数为目标函数的很优锚固
6.10 小结
参考文献