| 《工程结构优化设计》 |
（中国工程院院士吴中如） 由蔡新教授等编著的《工程结构优化设计》一书，即将由中国水利水电出版社出版，我很荣幸能阅读原稿，并欣然应允为本书写篇序言。 工程结构设计是建立结构方案的过程。随着计算机软硬件的飞速发展，借助于计算机，利用数学、力学等方法对工程结构进行最优化设计得到了广泛的应用。结构优化设计与传统结构设计均遵循相似的设计原则和设计过程。所不同的是传统设计缺乏安全性和经济性等衡量的标准；而最优设计是在明确结构的经济性与安全性等指标下，结合计算机辅助设计，很方便地实现分析计算、设计、出图等全过程的自动化，提高了设计效率和质量。 作者十多年来在水工结构工程、建筑与土木工程、港口航道工程、交通工程等领域做了大量的科研项目和工程项目。在结构优化设计的理论与方法及其应用研究方面取得了一大批成果，在总结研究成果的基础上，吸收国内外优化理论成果，撰写成此书。 本书首先详细阐述了结构最优化设计的理论与方法，包括最优化设计的基本概念，优化准则法，无约束优化方法，线性规划法，非线性规划法，结构设计灵敏度分析等，还介绍了现代最新研究的不确定性优化方法，拓扑优化方法的概念，使读者对“优化”这一概念有较全面的认识和理解。然后着重介绍了优化设计理论在实际工程中的应用。包括土木工程中钢筋混凝土梁、柱及结构的优化设计；地下埋管结构的优化设计；水利工程中水库大坝如重力坝、拱坝、土石坝，渡槽结构等的优化设计；港航交通工程中码头结构的优化设计等。针对不同的研究对象，建立合适的优化设计数学模型，选择适当的优化方法，解决了多个工程的实际问题。因此本书既有详细的理论方法内容，又有丰富的工程应用实例，是典型的理论联系实际的著作。不仅具有较高的学术水平，而且具有重要的参考应用价值。可作为高等学校水利、水电、土木、港航和工程力学等专业的本科生与研究生的教材或教学参考书，也可供从事水利水电工程、建筑与土木工程、港口航道工程等领域的工程技术人员参考。 2002年12月 随着我国改革开放的深入，经济实力的不断提升，我国基础设施的建设上了一个新的台阶。大中小型土木建筑工程、水利水电工程、交通能源工程等可持续发展建设项目的开发利用正在与时俱进。这些工程项目的建设离不开规划设计，而结构设计是其中的一部分。结构设计是创造结构方案的过程，传统的结构设计是设计者按设计要求和设计者的实践经验，参考类似工程，通过判断创造结构方案，然后进行力学分析或按规范要求作安全校核，再修改设计。这一过程繁复，且往往只能创造出可行方案。而结构优化设计则把力学概念和优化技术有机地结合，根据设计要求，使参与计算的量部分以变量出现，形成全部可能的结构设计方案域，利用数学手段在域中找出满足预定要求的不仅可行而且最好的设计方案。实践证明，结构优化设计能缩短设计周期、提高设计质量和水平，取得显著的经济效益和社会效益。 本书稿的讲义在河海大学工程力学、土木建筑工程等专业本科生、研究生中试用了多年，其间曾作过修订，并一直得到了杨仲侯教授、王德信教授等的悉心指导，凝聚了河海大学结构优化设计与CAD研究室成员的心血。在此一并表示感谢。这次正式出版之际，对全书内容又作了适当的调整，吸收了同类书籍理论精华，在总结作者十多年来所进行的科研项目的研究成果和经验体会的基础上，撰写成本书。 本书分两篇，第一篇“结构优化设计基本理论”，第二篇为“工程结构优化设计”。全书共13章。主要介绍结构优化设计基本理论及其在水利工程、土木工程、港口工程等领域的实际应用。由蔡新主编，蔡新、郭兴文、张旭明编著。孙林松、谢能刚、方维凤、吴威也参加了部分编写工作。姜冬菊、杨建贵、方忠强及杨付权、杜荣强等参加了例题的计算校核工作。张媛、张梅静、张允领承担了书稿的排版及CAD绘图和校对工作。 本书稿在定稿出版过程中还得到了清华大学博士生导师范钦珊教授的指导、关心和帮助，特此致谢。 本书稿由河海大学博士生导师王德信教授和水利部、交通部、电力工业部南京水利科学研究院博士生导师张瑞凯教授担任主审。他们对本书的初稿进行了详细的审阅，提出了宝贵的修改意见，作者表示诚挚的谢意。 限于作者水平，书中难免存在不妥和谬误之处，恳请读者批评指正。 本书受水利部、交通部、电力工业部南京水利科学研究院出版基金资助出版。
本书主要介绍结构优化设计的基本概念、方法及其在土木、水利、港航等工程中的应用。分上、下两篇，上篇介绍结构优化设计的基本概念、优化准则法、无约束优化法、线性规划法、非线性规划法、结构设计灵敏度分析、模糊优化法和拓扑优化法的概念；下篇介绍工程结构中梁柱及混凝土结构的优化设计、地下埋管、渡槽、重力坝、拱坝、土石坝、高桩码头等结构的优化设计。 本书内容广泛、注重理论联系实际，所列算例多为工程实例。 本书可作为高等学校土木、水利、港航、工程力学等专业的本科生、研究生的教材或教学参考书，也 可供从事水利水电工程、建筑与土木工程、港口与航道工程及其他相关工程领域的工程技术人员阅读参考。 序 前言 第一篇 结构优化设计基本理论 第1章 最优化设计的基本概念 1.1 函数的极值 1.2 普通设计与最优化设计 1.3 结构最优化设计的基本概念 1.4 工程结构优化设计发展 第2章 最优准则法 2.1 满应力设计 2.2 齿行法 2.3 桁架满位移设计 2.4 能量准则法 习题 第3章 无约束极值问题 3.1 “成功-失败”法 3.2 Ｆｉｂｏｎａｃｃｉ法 3.3 0.６１８法 3.4 牛顿法 3.5 变尺度法 3.6 共轭方向法 第4章 线性规划 4.1 线性规划问题的数学模型 4.2 线性规划问题的解法 4.3 线性规划的对偶问题 习题 第5章 非线性规划 5.1 拉格朗日乘子法 5.2 库恩-塔克条件 5.3 罚函数法 5.4 可行方向法 5.5 复形法 5.6 序列二次规划 5.7 罚乘子法 习题 第6章 结构设计灵敏度分析 6.1 有限差分法 6.2 半解析法 6.3 基于有限单元法的解析设计灵敏度分析 第7章 结构拓扑优化设计 7.1 结构拓扑优化设计的思想 7.2 “自洽”原则 7.3 均匀化方法 第8章 结构模糊优化设计 8.1 模糊性的基本概念 8.2 结构设计中的模糊因素 8.3 普通结构的模糊优化设计 8.4 模糊荷载作用下结构的优化设计 8.5 双目标两层次模糊优化设计 第二篇 工程结构优化设计 第9章 简单结构的优化设计 9.1 构件的优化设计 9.2 钢筋混凝土结构的优化设计 9.3 薄腹梁渡槽槽身结构优化设计 9.4 地下埋管结构优化设计 第10章 重力坝断面优化设计 10.1 实体重力坝断面优化设计 10.2 宽缝重力坝断面优化设计 10.3 空腹重力坝断面优化设计 10.4 大头坝优化设计 10.5 考虑深层滑动的重力坝优化设计 第11章 拱坝体型优化设计 11.1 描述拱坝体型的几何模型 11.2 拱坝体型优化设计数学模型 11.3 拱坝体型优化中的结构分析方法 11.4 拱坝体型多目标模糊优化设计 11.5 工程实例 第12章 土石坝断面优化设计 12.1 岩基上混凝土面板堆石坝断面优化设计 12.2 覆盖层地基上混凝土面板堆石坝断面优化设计 12.3 土质心墙堆石坝断面优化设计 12.4 土石坝广义模糊优化设计 第13章 板梁式高桩码头整体优化设计 13.1结构分析原则 13.2高桩码头结构的整体优化设计原则 13.3构件的局部最优化设计原则 13.4工程算例 |
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2006年9月4日 502532浏览 1收藏
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来源：筑业软件 土石坝是指由当地土料、石料或混合料，经过抛填、碾压等方法堆筑成的挡水坝。当坝体材料以土和砂砾石为主时，称土坝；以石渣、卵石、爆破石料为主时，称堆石坝；当两类材料均占相当比例时，称土石混合坝。由于筑坝材料主要来自坝区，因而也称当地材料坝。土石坝历史悠久，是世界坝工建设中应用最为广泛和发展最快的一种坝型。土石坝得以广泛应用和发展的主要原因包括以下几个方面： 可以就地取材，节约大量水泥、
摘 要：为研究混凝土防渗墙内力及变形影响因素，文章建立数值计算模型，系统的分析了混凝土刚度及防渗墙厚度对墙内力及变形的影响，结果表明：防渗墙的最大主应力和最小主应力均随墙的高程增大而增大，混凝土弹性模量对墙的变形影响非常小。在不同弹性模量的混凝土工况下，最大水平位移出现在墙顶；防渗墙小主应力和和大主应力随高程的增大而减小。为保证防渗墙及大坝有较好防渗性能，应结合试验确定防渗材料参数。 关键词：混凝
大坝作为我国水利工程建设的重要内容，在发电、航运、灌溉、供水、防洪、减灾等各方面具备巨大的经济效益和社会公共安全价值。在大坝的工程建设过程中，前期的工程设计以及后期的运维定检是大坝安全运行的重要保证。 数值仿真技术在工程建筑中得到广泛应用，但现有水利水电行业主流仿真设计软件大多来自欧美，缺乏自主知识产权。在风云变幻的国际安全背景下，存在“卡脖子”风险； 同时，现有的通用有限元模型在岩土和水工结构领
2023年4月27日-28日，远算参加了由中国大坝工程学会主办的2023学术年会，中国科学院陈祖煜院士、中国工程院王超院士、钮新强院士等知名学者出席了本次会议，远算CAE专家兼高级副总裁闵皆昇闵博士受邀作《基于结构有限元仿真的数字孪生技术助力大坝安全智能运维》的主题报告。 闵博士在会议上先介绍了远算大坝健康管理数字孪生平台。该平台通过融合国产可控结构有限元仿真模型，数据分析模型和监测感知网，搭建大
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