作者：劉欽，王朗，吳辰，陳仲，陳彪。

指導老師：徐兵。

【1】 技術背景：

本次設計的結構是橋板與墩柱的連接部分，應用背景為橋梁工程。在應用過程中，橋梁整體會承受車輛荷載，自重荷載以及風荷載，還會受到溫度濕度，人為因素的影響。在本次設計中，主要考慮車輛荷載和自重荷載，的作用，所以橋會因為水平荷載和豎向荷載產生壓彎現象，墩柱會產生輕微的彎曲。常規設計根據既有規范對結構進行設計，但是這種設計往往不考慮結構用料，造成一定程度的浪費。為了更好的優化結構受力及結構傳力性能，本案例對結構進行優化設計。

【2】 模型資料：

本次分析模型針對橋梁結構的橋墩其中的一部分，即橋板與墩柱的連接部分，其模型尺寸見下圖

模型使用中承受車輛荷載，自重荷載，風荷載荷載作用，分別作用在結構橋板和墩柱的位置。

 

【3】 建模及分析過程：

1.模型建立：

比例為1:10，單位m。

首先打開軟件,點擊幾何下的矩形選項，建立長0.1m，寬0.01m的矩形四個，同時以四個矩形的三條交線為中心，使用點/線建立三個上底長0.04m,高0.03m，下底長0.02m的矩形。然后使用推拉，整體拉出0.03m，形成橋板和連接部分，再使用分割將四塊橋板與三個連接部分分別分割，再次使用推拉，將橋板兩側各拉出0.01m。使用以中心和點繪制圓，在三個連接部分底部分別畫出兩個直徑0.08m的圓，使用推拉，拉出0.05m的墩柱，在使用分割，分割墩柱與連接部分。右擊連接部分，設置為設計空間。

2. 荷載及邊界條件

在橋板上面添加20000Pa的均布荷載，右側添加1900N的集中荷載，同時左右兩側加上0.001m的位移約束。墩柱也受到1900N的集中荷載，同時在墩柱底面加上固定約束。

3. 荷載作用下結構的受力云圖及變形云圖

 

 

 

【4】 優化參數設定

為了更好的優化模型使模型的結構更加節約材料，對模型進行了拓撲優化，優化控制參數為設計空間的總體積

【5】 優化結果

經過計算優化結果如下：

設計空間的總體15%：

設計空間的總體積25%：

 

設計空間的體積35%:

 

 

設計空間的總體積50%:

 

 

為了更加合理的使用，并給結構一定的安全儲備，選擇設計空間的總體積的65%為最終優化結果進行優化設計。

最終設計