基于有限元分析的自升式平台桁架腿选型优化设计

桁架腿作为自升式平台最为常见的桩腿结构型式,其拓扑型式、结构形状和构件尺寸设计对平台结构响应有重要影响.针对这一问题,笔者将有限元分析和数值优化方法有机结合,建立了复杂环境下桁架腿结构的多约束条件的优化模型,应用ANSYS优化模块进行求解.优化过程中,针对两层设计变量耦合困难的问题,分层优化方法.为验证优化模型和方法的可靠性,对某自升式平台桁架腿进行了选型优化设计.优化结果表明,本文采用的优化模型和方法简单实用,优化效果显著,为自升式平台桁架腿的概念设计提供了一种有效工具.     

基于有限元分析的自升式平台桁架腿选型优化设计

桁架腿作为自升式平台最为常见的桩腿结构型式,其拓扑型式、结构形状和构件尺寸设计对平台结构响应有重要影响。针对这一问题．笔者将有限元分析和数值优化方法有机结合,建立了复杂环境下桁架腿结构的多约束条件的优化模型,应用ANSYS优化模块进行求解。优化过程中,针对两层设计变量耦合困难的问题,分层优化方法。为验证优化模型和方法的可靠性,对某自升式平台桁架腿进行了选型优化设计。优化结果表明,本文采用的优化模型和方法简单实用,优化效果显著,为自升式平台桁架腿的概念设计提供了一种有效工具。     

随机响应约束下的桁架结构拓扑优化

研究随机响应约束下的桁架结构拓扑优化问题具有重要的工程应用前景.文章采用自适应遗传算法(AGA)求解了随机响应约束下的桁架结构拓扑优化问题.通过引入海明距离生成高质量的初始种群、采用自适应的交叉和变异算子以及对适应度函数进行线性标定这三个步骤改进了遗传算法的搜索效率以及收敛性.在拓扑优化列式中考虑杆件以及各自由度的拓扑变量以精确地模拟优化过程中杆件和结点的删除.建立了随机载荷作用下结构均方响应的表达式,并以此作为拓扑优化问题的约束条件.另外,提出了一些启发式算法来引导杆件和结点的删除.最后,通过对随机激励下的二维桁架以及三维桁架进行拓扑优化计算,证明了本文方法的实用性和有效性.     

基于BP-GA算法实现船体结构多目标优化

利用正交试验设计、神经网络以及遗传算法进行结构优化设计是一套高效的方法。针对早熟问题,对标准遗传算法做了一定改进,以船体夹层板优化问题为例,建立质量与变形的目标函数、应力的性态约束条件。通过正交试验设计样本点,构建神经网络响应面模型,并用改进后的遗传算法进行优化分析,验证该方法的实用性和有效性。     

船体桁架结构与刚架结构的试验研究与计算分析

本文介绍厂一艘长江干支汽车专用运输船研制工作中的结构应力试验研究侧面。提出了将长度量纲扩充为三维独立变量的组合大比尺相似模型试验方法；较为全面地研究了船体行架结构和刚架结构在多种工况下的应力分布规律；经试验应力分析及FEM理论计算证实：以点阵式支柱刚架结构代替斜杆一支柱桁架结构是可行的。     

基于Excel-Mars2000-Isight平台的油船中横剖面结构尺寸优化

散货船和油船共同结构规范(CSR)规定了船体梁总纵强度、局部强度、屈曲强度、疲劳强度等要求。目前,对油船中横剖面结构尺寸优化的研究较多,但设计约束条件通常比较简单,较少考虑CSR中的多种约束条件和载荷,因此优化结果的实用性有待商榷。由于CSR规范条文较繁琐且不断更新,考虑利用船级社规范校核软件进行符合描述性要求的规范计算,在通用优化平台Isight中集成Mars2000软件,实现剖面尺寸自动优化。根据上述优化思路和流程,开发了基于Excel-Mars2000-Isight平台的油船中横剖面结构优化工具。     

基于多岛遗传算法的舱口盖结构优化设计

为降低空船质量，提高经济性，针对某船舱口盖结构减重进行研究。采用拉丁方试验法建立样本空间，根据样本参数进行有限元模型求解。采用响应面模型法建立舱口盖结构设计近似模型，以规范中对应力和变形的要求作为设计约束条件，基于多岛遗传算法对某船舱口盖结构进行优化设计。结果表明，优化解收敛性好，可满足规范要求。     

基于有限元法的小水线面双体船结构优化

小水线面双体船结构复杂,需要有效的工具对其进行优化设计,在满足强度刚度要求的情况下控制结构重量.本文利用优化软件Altair.OptiStruct、Msc.Nastran、iSIGHT对一艘小水线面双体船结构进行了尺寸优化、形状优化、和拓扑优化.结构优化基于有限元法完成,以结构重量作为目标函数,结构应力作为约束条件.优化结果表明,通过选择适当的设计变量,能够在结构应力不超过规定上限的条件下使结构重量显著降低并达到最小值.     

基于Lagrange乘数法的钢筋混凝土矩形截面单筋梁截面优化

以工程成本为目标函数,以截面有效高度为设计变量,考虑弯矩设计值、截面尺寸、配筋率等约束条件,建立了钢筋混凝土矩形截面单筋梁的优化模型.采用Lagrange乘数法对优化模型进行求解,通过算例证明该方法的有效性,为优化提供新的思路.     

小水线面双体船结构优化

本文对小水线面双体船结构优化设计方法进行了研究。以-570t外倾式小水线面双体船为结构优化对象,根据劳氏船级社特种船舶入级规范中的有关要求作为其约束条件,利用混合离散变量优化方法(MDOD法)对该船进行了结构优化设计。     

某多管火箭炮的动力学特性分析

利用显式动力学方法计算了某火箭弹与定向管的弹管碰撞问题,得到了定向钮和前中后3个定心部与定向管的碰撞力;利用快速傅立叶变换计算出碰撞力的频谱,并与某火箭弹发射装置的固有频率进行对比分析,说明了火箭炮系统设计合理;对火箭弹发射系统进行了动力学计算,得出了前后2组弹发射的最小时间间隔和初始扰动参数.     

受通信延迟影响的多UUV队形控制

研究带统一通信延迟的多UUV队形控制。根据奈奎斯特准则和代数图论,提出一种与通信拓扑和通信时延有关的队形控制算法。该算法具有分布式特点,对具有双向通信拓扑和统一通信延迟的多UUV系统,能够使所有UUV的速度和位置渐近地收敛至期望值,从而达到稳定的期望队形。数值仿真结果证实所提队形控制方法的有效性。     

多无人水下航行器协同导航与定位研究

提出一种基于移动长基线的多无人水下航行器协同导航与定位方法.多无人水下航行器协同导航与定位方法对于解决大水深和远航程问题至关重要,在移动长基线算法中,主UUV装备高精度导航设备作为移动长基线节点,而从UUv装备低精度导航设备,两者之间通过水声装置米相互定位,利用传统几何关系解算从UUV,位置的算法将产生很大误差.基于扩展卡尔曼滤波的移动长基线算法能有效融合内部和外部传感器信息,提高导航精度.仿真试验对此进行了验证.     

柔性连接装置约束下的相邻浮体动力响应分析

许多海上工程作业中会出现两个或多个浮体相邻作业的情形,如海洋平台组块双船浮托安装等.在波浪作用下,相邻多浮体会发生水动力干扰现象,在特定条件下引起强烈的间隙共振,产生的巨大波浪力会对浮体造成破坏.相邻多浮体之间往往会存在柔性连接,需要考虑多浮体水动力干扰及机柔性连接构件的约束力对浮体运动响应的耦合作用,以及约束力本身对刚性或柔性连接构件的影响.因此,需要建立多浮体耦合的水动力-结构动力模型研究相互连接的海上浮式结构在复杂环境载荷下的动力响应.本文以双船浮托安装作业为背景,开发耦合的水动力-结构动力模型分析平台组块在双船拖运过程中的复杂动力响应.通过结合动态子结构法和静凝聚法,考虑连接构件的柔度,将连接构件的质量和刚度凝聚到构件与双船的连接点处.结合多浮体频域水动力分析,研究双船在柔性构件约束下和复杂水动力干扰共同作用下的运动响应.     

Optimisation of laser-welded sandwich panels with multiple design constraints

This paper investigates the possibilities for structural optimisation of laser-welded sandwich panels with an adhesively bonded core and uni-directional vertical webs. Closed form expressions for the equivalent stiffness and elastic buckling strength of laser-welded sandwich panels are discussed and numerically evaluated to demonstrate the effect of parameter variations on stress and deflection. Due to the number of design variables and constraints a structural optimisation method based on the method of moving asymptotes (MMA) is implemented and used to minimise the structural weight per square meter of panel for a typical accommodation deck configuration. It is concluded that, within the span of production parameters and rule requirements, substantial improvements can be made with or without an adhesively bonded core. Without core material and without any changes to the surrounding structure the structural weight for standard production panels can be reduced considerably, by reducing the face plate thickness and by using thinner and fewer webs. Additional weight can be saved by removing all but a few webs and injecting low-cost polyurethane foam into the cavities, giving added thermal–acoustic insulation, or by incorporating a more structural core with greater thickness and higher density, by which the free span of the sandwich panel can be increased.     

Market based framework for multiple AUVs cooperation

A“Market” based framework for multiple AUVs team is introduced in this paper. It is a distributed meta-level task allocation framwork. The formulation and the basic concepts of the “Market” such as “goods” and “price” are discussed first, then the basic algorithm of the “auction”. The loosely coupled v-MDTSP tasks are considered as an example of the task allocation mission. A multiple AUV team controller and a detailed algorithm are developed for such applications. The simulation results show that the controller has the advantages such as robustness and low complexity and it can achieve better optimization results than the classical central controller （ such as GA） in some tasks. And the comparison of two different local solvers also implies that we should get the reasonable task allocation even not using the high quality algorithm, which can considerably decrease the cooperation computation.     

基于扩展有限元法的结构内部多缺陷的反演分析

基于扩展有限元法和改进的人工蜂群智能优化算法,建立了检测和量化结构中多个内部缺陷的反演分析模型。反演分析模型中,由水平集函数来表征每个缺陷的位置及尺寸,采用精英加引导策略的人工蜂群搜索方程进行全局搜索,直到达到收敛为止;提出以人工蜂群对不同数目的缺陷参数样本进行贪婪选择,无需预先知道结构内部所含的缺陷数目,迭代过程中缺陷数目可以智能改变。该模型避免了反演过程中网格重划分问题,有效地减少了迭代的计算成本。通过若干算例的分析表明:在结构内部所含缺陷数目未知情况下,建立的反演分析模型能够快速准确地识别并确认出结构内部存在的缺陷数目及其相应的位置和大小。     

综合实验室低压配电系统的设计

本配电系统做为实验室动力、照明及配电设备的电能转换,分配与控制之用.它应具有分断能力高、动热稳定性好、电气方案灵活、组合方便、结构新颖等特点.     

藕节形大深度潜水器耐压壳体优化设计

藕节形切弧连接耐压壳体是大深度潜水器耐压壳体的一种新型结构形式.该文考虑初始缺陷和材料、几何非线性的影响,参考潜艇规范,采用外点罚函数(OPF)法的结构优化程序,研究了三藕节切弧连接耐压壳体的优化设计.在研究中,设计变量为耐压壳体的厚度半径比、球壳间距半径比、连接角,考虑强度、稳定性以及几何约束,使浮力因子最小.同时研究了设计变量在结构优化设计中的敏感性,以及设计变量对耐压壳体的浮力因子、强度和稳定性的影响.文中的研究结果可以为藕节形大深度潜水器耐压壳体的结构设计提供参考.     

Experimental investigation of structural system capacity with multiple fatigue cracks

Few experimental data sets exist in the literature to support the development and evaluation of digital twins predicting structural degradation. The literature is especially sparse for system tests where multiple failures occur and interact. In this work, a laboratory-level experiment is conducted to mimic many of the properties of larger and more complex marine structures with redundant load paths, failure interaction, and component-to-system level integration. In the experiment, such properties are reflected by a hexagon tension specimen with four propagating fatigue cracks tested under displacement-controlled loading. The applied loading cycles and corresponding crack lengths are recorded as the major time-varying data of degradation, with the resisting force at maximum extension used as the system capacity. A novel computer vision method is used to measure the crack length. Strain gauges are also used to monitor the structure’s status. The experimental data is presented and analyzed in this paper. The resulting data sets can be used to evaluate the performance of different digital twin updating approaches.