船舶结构混合变量优化的遗传算法

本文针对船舶结构优化设计中普遍存在的混合离散变量现象，对遗传算法进行了若干探讨和改进，以直接获得实用的最优解。通过两个船舶结构优化的算例，验证了本文方法的有效性。     

基于神经网络理论的船舶结构可靠性优化设计

本文将人工神经网络理论应用于船舶纵向结构的可靠性优化设计中，采用模拟退火和玻尔茨曼机原理，在优化过程中可避开局部最优解，取得系统的近似最优解。     

基于工艺可行性的离散变量结构动力特性设计优化

基于船舶工艺可行性分析,建立了使用自适应模拟退火算法的多工况下船体结构动力特性设计优化模型;并给出了相应的设计流程。模型使用矩阵描述由板材厚度和骨材型号构成的离散变量集合,同时将全体设计变量处理为共享设计变量。将模型应用于某集装箱船艉部结构的动力特性设计优化中,优化后的结构不仅减轻了自重,而且增加了频率储备。实例分析表明该模型能应用于工程结构的实际优化设计。     

基于参数灵敏度的漂浮物推拖船结构优化

基于参数灵敏度分析方法完成了漂浮物推拖船的结构优化设计。在对整船结构的设计变量进行约束基础上,建立了整船结构优化模型。通过优化板材厚度和骨材型号等离散模型,使得船体结构满足相应的频率特征和强度要求。通过模拟退火算法分析漂浮物推拖船静态和动态特性,并建立其优化模型。实验结果表明:基于参数灵敏度分析的结构优化可以减轻船舶整体结构质量,且在满足强度和刚度需要的前提下具备较高的自然频率裕度和较低的振动频率。优化后,全船总质量降低5.31 t,一阶垂直频率减少10.086 7 Hz,二阶垂直频率减少10.572 8 Hz。     

舰船舯剖面神经优化设计探讨

介绍神经风格的模拟退火优化算法的基本思路、计算步骤及特点，并阐述了随机神经网络系统理论应用于舰船舯剖面结构优化设计的新方法。     

基于ASA算法的大型小水线面双体船结构优化

由于小水线面双体船的结构与受力特点比普通单体船更为复杂,因此在结构的优化设计中存在更多的难点。针对小水线面双体船在横向弯曲工况下,存在着大量高应力区域的问题,本文采用自适应模拟退火算法进行优化,获得更合理的设计参数。结果表明,模拟退火算法在双体船结构的设计与优化中有着良好的工程适用性。本研究可为双体船的结构设计与优化提供参考。     

时间窗限制下港口泊位优化分配问题模型

提出新的离散型泊位分配模型,对船舶在港口内的服务时间和港口内泊位的可用时间都考虑了时间窗约束,并在目标函数中考虑了船舶的不同服务时间价值,基于模拟退火算法设计了相应的模拟退火算法进行问题的计算和分析。算例表明,求解大规模问题时,在求解质量和计算时间上要优于CPLEX软件,所提出的优化方法将有助于帮助繁忙港口提高泊位等资源运营管理的效率。     

基于ASA算法的大型小水线面双体船结构优化

由于小水线面双体船的结构与受力特点比普通单体船更为复杂,因此在结构的优化设计中存在更多的难点。针对小水线面双体船在横向弯曲工况下,存在着大量高应力区域的问题,本文采用自适应模拟退火算法进行优化,获得更合理的设计参数。结果表明,模拟退火算法在双体船结构的设计与优化中有着良好的工程适用性。本研究可为双体船的结构设计与优化提供参考。     

基于iSIGHT的深海载人平台总装台架重量优化

基于iSIGHT优化设计平台,结合有限元分析软件MSC.Patran/Nastran对某深海载人平台总装台架进行重量优化。优化过程采用自适应模拟退火算法(ASA),在满足结构屈服强度的前提下,给出重量最小的优化方案。结果表明,优化方案满足结构屈服强度要求,且重量较原有方案明显减少。该方法可以推广到其他结构位置的优化设计中,对深海载人平台的进一步设计具有一定的参考价值。     

潜艇环肋圆柱壳结构的模糊优化

本文针对潜艇普通环肋圆柱壳结构设计的特点，建立了潜艇普通环肋圆柱壳结构尺寸优化的数学模型，并考虑到在该结构设计中存在的不确定因素，进行结构的模糊优化设计。采用约束非线性混合离散变量优化方法，直接获得离散变量的最优解，无需作规格化处理。算例表明本文方法简便实用，结果合理。     

基于正交设计与 BP -GA 算法的船体结构耐撞性能优化设计

船体结构耐撞性优化设计的主要目的是在船舶碰撞研究的基础上对结构进行优化设计,提高船体结构的耐撞性能。基于正交试验设计、BP神经网络和遗传算法,形成了船体结构耐撞性能优化设计方法。提出了一种耐撞性综合指标,并以此指标作为优化的目标函数,以结构质量为约束条件,利用MSC/Dytran有限元软件对船舶碰撞进行数值仿真,完成对某船舷侧结构进行耐撞性优化设计,结果表明优化过后结构耐撞性能有较大提高,这为结构耐撞性能优化设计提供了一种新的思路和方法。     

协同优化理论在多破损模式结构分析中的应用

探讨如何运用协同优化方法解决多破损模式下船舶结构设计的优化问题。在协同优化方法的基本理论框架下,研究多破损模式条件下的结构并行设计和优化,建立相应的优化模型。以多破损模式下的船体结构静力学优化为例,运用协同优化方法进行优化计算,获得较好的破损残余强度。算例表明,协同优化方法能有效地解决多破损模式下的结构优化问题。     

舰船刚性阻振质量复合托板隔振特性优化设计(英文)

In considering the theory of structural dynamic optimization design, a design method of the structural style of ship composite brace with rigid vibration isolation mass was studied. Two kinds of structural dynamic optimization formulations minimizing the vibration acceleration of the non-pressure hull on the restraining condition of the gross weight of the ship cabin were established: 1) dynamic optimization of the sectional dimensions of the rigid vibration isolation mass in the composite brace; 2) dynamic optimization of the arranging position of the rigid vibration isolation mass. Through the optimization results, sectional dimensions and the arranging position of the rigid vibration isolation mass with better performance in reducing vibration were gained, and some reference was provided for practical engineering designs as well as enrichment of the design method of a novel ship vibration-isolation brace.     

虚拟仿真技术在溢油回收装置结构性能评估和轻量化设计中的应用

针对传统设计方法依靠经验开展设计的缺陷,提出了基于虚拟仿真技术的结构性能评估和优化设计方法.针对某溢油回收船溢油回收装置,利用虚拟仿真技术对其结构性能进行评估,并利用拓扑优化技术开展溢油回收装置结构的轻量化设计,实现以仿真来驱动设计,以期为虚拟仿真技术在船舶设计特别是溢油回收船溢油回收装置设计中的应用提供参考.     

A new rational-based optimal design strategy of ship structure based on multi-level analysis and super-element modeling method

A new multi-level analysis method of introducing the super-element modeling method, derived from the multi-level analysis method first proposed by O. F. Hughes, has been proposed in this paper to solve the problem of high time cost in adopting a rational-based optimal design method for ship structural design. Furthermore,the method was verified by its effective application in optimization of the mid-ship section of a container ship. A full 3-D FEM model of a ship,suffering static and quasi-static loads, was used as the analyzing object for evaluating the structural performance of the mid-ship module, including static strength and buckling performance. Research results reveal that this new method could substantially reduce the computational cost of the rational-based optimization problem without decreasing its accuracy, which increases the feasibility and economic efficiency of using a rational-based optimal design method in ship structural design.     

模糊混沌算法及其在船舶性能或结构特性综合优化的应用研究

将限界搜索模糊优化与混沌算法复合构成限界搜索模糊混沌算法,并将其应用于大中型船舶性能或结构特性综合优化计算分析中.建立了以加权和形式为目标函数的综合优化数学模型,编制了计算软件,进行了大量对比计算.计算结果表明:这些优化方法和计算软件界面友好、可靠性和计算效率高,并且具有较高的实用性,运用于大中型船舶性能或结构特性综合优化是切实可行的;对于大中型船舶方案或初步设计也有使用价值.     

风流主导因素下码头轴线方位优化

码头轴线方位角直接影响系泊船舶对码头结构作用的大小,从而影响结构设计要求,因此对码头轴线方位角进行优化分析十分必要。基于实际工程算例,提出风流环境荷载作用下码头最优方位角的确定方法即分层流要素确定法,并与设计中常用的垂线平均流向法、船舶吃水范围平均流向法进行比较分析。同时,研究船舶荷载的主导因素与流速及码头方位角之间的关系。结果表明：３种方法优化得到的最优方位角是有区别的,区别大小与流速分层要素分布关系密切,鉴于分层流要素法更能贴近实际流状态,对于大型开敞式码头结构,推荐采用分层流要素分析法综合确定码头轴线最优方位角。     

舰船刚性阻振质量基座振动特性优化设计

基于结构动力学优化设计理论,研究了舰船刚性阻振质量基座结构形式的设计方法。在满足基座舱段总重量限制的约束条件下,分别建立了刚性阻振质量布置及截面尺寸优化设计模型,并进行了以基座舱段耐压壳体振动加速度为目标函数的动力学优化设计。通过优化分析,得到了在给定约束条件下减振效果最佳的刚性阻振质量截面尺寸和布置。研究结果表明,刚性阻振质量基座中阻振质量高度越大,基座舱段耐压壳体平均振动加速度级就越小。通过优化设计可以找到满足要求的结构,分析得到目标函数随设计变量的变化趋势,并对此优化方法的有效性进行验证。     

支持向量机和遗传算法组合策略的VLCC船中结构优化设计(英文)

In this paper a hybrid process of modeling and optimization,which integrates a support vector machine(SVM) and genetic algorithm(GA),was introduced to reduce the high time cost in structural optimization of ships.SVM,which is rooted in statistical learning theory and an approximate implementation of the method of structural risk minimization,can provide a good generalization performance in metamodeling the input-output relationship of real problems and consequently cuts down on high time cost in the analysis of real problems,such as FEM analysis.The GA,as a powerful optimization technique,possesses remarkable advantages for the problems that can hardly be optimized with common gradient-based optimization methods,which makes it suitable for optimizing models built by SVM.Based on the SVM-GA strategy,optimization of structural scantlings in the midship of a very large crude carrier(VLCC) ship was carried out according to the direct strength assessment method in common structural rules(CSR),which eventually demonstrates the high efficiency of SVM-GA in optimizing the ship structural scantlings under heavy computational complexity.The time cost of this optimization with SVM-GA has been sharply reduced,many more loops have been processed within a small amount of time and the design has been improved remarkably.