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    9

    2.2.3 APDL参数化语言 9

    2.2.4 有关ANSYS优化分析的基本要素 10

    2.2.5设计优化的基本过程 10

    2.3本章小结 12

    第三章 基于ANSYS的桁架结构优化设计实例 13

    3.1 桥梁桁架结构简介 13

    3.2 基本参数 13

    3.3 建立优化设计数学模型 14

    3.4 进行ANSYS有限元桁架结构优化设计 14

    3.5本章小结 34

    第四章 总结与展望 35

    4.1 本文工作的主要结论 35

    4.2 研究前景与展望 35

    致 谢 37

    参考文献 38

    第一章  绪 论

    1.1  桁架结构优化设计研究背景

    1.1.1引言

        桁架结构（Truss structure）是现代工程建设中一种常用的结构，它具有很多优点，如受力平衡、结构布置灵活、抗弯、抗剪能力强。因此桁架在工程中得到广泛应用，它的应用领域涉及桥梁设计、工程机械、施工支撑与保护、建筑结构等诸多方面，在工程建设中发挥着越来越重要的作用。

    1.1.2结构优化设计的概念

    正因为桁架结构应用的领域越来越广泛，桁架结构的优化也变的尤为重要，由于结构设计在工程设计中扮演一个重要角色,安全性、可靠性、适用性和持久性是一个好的结构设计方案要首先保证的。同时设计者还应考虑结构的经济性。但是，按照传统的结构分析方法，模型试验和经验估算是一个设计者所要重点考虑的，这就要求设计者要有丰富的实践经验，根据根据设计要求，参考类似的结构设计，设计方案，然后对该方案进行强度、刚度、以及稳定性等各方面的计算。实际上这里的计算只是是对该方案进行力学分析，这只是进行安全校核，就算校核成功，那也仅仅证实了该方案的可行性。其结果也只是简单地满足安全使用，但到底这是不是最好的方案，不知道。更谈不上考虑节省材料等其它因素。充其量，它只是一个可行的方案。

    随着社会的进步，现代工程建设的要求也越来越严格，仅仅一个可行的方案对人们缺少吸引力。人们开始思考如何把方案进行优化。得到一个不仅可行，而且完美的设计方案。结构优化设计这一概念随之而来。结构优化设计是在结构设计的基础上，结合数学，力学，计算机技术等多门学科知识发展而来的一种设计方法。

    结构优化设计就是为了满足这种工程设计上的需要而衍生出的一种设计方法，追求最合理地利用材料的性能，使各构件或构件中的几何参数得到最好的协调。

    1.1.3工程意义

    优化设计是一种寻找确定最优设计方案的技术，桁架结构最为工程上常用的机构更是需要进行优化。桁架结构优化设计的使用范围非常广，无论是航空航天，铁路，还是公共设施如房屋、桥梁等等，这些都离不开结构优化设计，因为只要对它们进行优化设计，只要优化取得一点成果，就可以产生非常大的效益，可以有效的减轻结构重量，降低成本，并且平衡结构应力，如此一来系统稳定性大大提高，使用寿命大大延长，意义可想而知。

    桁架结构在工程上的使用十分广泛，在建筑设计中更是如此，借助计算机的强大计算能力，结合大型有限元分析软件（如ANSYS），就能对桁架结构进行优化分析，得到最合适的方案，大大节省了工程材料。

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