根据重力坝基本断面的几何特性，利用 ANSYS 的参数化设计语言 APDL 编制程序，先拟定一组初始条件对重力坝进行整体模拟、细化单元，得到各阶段的力学指标。然后使用 ANSYS 优化技术中的零阶优化方法进行重力坝断面优化设计，使重力坝在满足应力约束条件和抗滑稳定约束条件的前提下，其断面面积最小，实现设计的经济性和可行性。
ANSYS 中提供了两种优化方法： 第一种方法采用函数逼近的方法，称为零阶优化，本质是采用最小二乘法进行逼近，求取一个函数面来拟和求解，然后再对函数面求极值，这是一种普遍适用的优化方法，不易陷入局部极值点，但优化精度不是很高； 第二种方法是针对第一种优化方法缺点改进的方法，叫做一阶优化，是一种局部寻优的精确优化方法，它基于目标函数对设计变量的敏感程度，使用因变量对设计变量的偏导数，更加适合于精确的优化分析。
本例是以上游水位 自重 下游水位为设计工况进行设计，计算过程中这几项荷载同时作用在重力坝模型上，这样能模拟坝体实际受力状况，求得的结果能较好地反映实际情况，而不是几项荷载的叠加。选取 ANSYS 中 2 － D 实体结构单元 PLANE82 划分网格，实际的混凝土重力坝坝轴线往往较长，对于离开坝肩较远的坝段，按平面应变问题进行分析计算，得出的结果与实际情况很接近。坝体上下游地基剖分宽度为2 倍坝高，坝基剖分深度也是 2 倍的坝高。
1 前处理
模型建立为由下向上，先建立关键点，再由关键点直接生成面 。定义坝体和坝基的材料属性坝基，对坝基各条边分段，然后进行映射网格划分。
2 求解
施加边界约束条件和荷载，施加的荷载为自重 上游水压力 泥沙压力 下游水压力。
3 后处理
各单元体积，求和算出总体积，对各节点应力值进行排序，取出最大应力值。
4 进行优化设计
定义 7 个设计变量，一个状态变量和一个目标函数，用一阶优化法进行优化分析，可得到满足要求的最优化方案。
经过 ANSYS 零阶优化后，从设计变量随迭代次数变化的曲线可以看出，x1 ，x3 和 x4 的变化较明显，x2 和 x5 的变化幅度不大，但断面面积显著下降。初始设计方案断面面积为105 278 m2 ，利用ANSYS 优化技术进行多次迭代后，最小目标函数值即为 98 000 m2 ，且 Mises 应力满足要求，节省了大约 20% 的用料，达到经济效益。 2100433B
