基于设计波法的舰船整船有限元强度分析

基于谱分析法对舰船剖面波浪载荷进行长期预报并确定设计波参数.利用有限元软件MSC.Patran 建立了全船有限元模型,通过PCL语言实现设计波波浪压力对船体湿表面有限元网格的自动加载.对2个设计波下的整船有限元进行分析,结果表明:整船分析不仅能真实表现舰船整体总纵变形和应力水平,还能充分考虑局部载荷对结构响应的影响.另外,基于三维水动力理论分析船体运动和剖面载荷进而确定设计波参数的过程,克服了传统经验公式估算载荷所导致的结果的不确定性和强度校核的不合理性.     

水面舰船多学科设计优化(英文)

多学科设计优化(MDO)被认为是目前处理海洋结构物设计的有效方法.中国船舶科学研究中心也开展了将多学科设计优化应用于船舶设计的研究.上一篇文章从船舶设计研究人员的角度出发对多学科设计优化的理论进行了介绍并且对一条发表了的国外舰船的模型进行了优化.在本文中,作者对国内的一艘实船的概念设计建立了多学科设计优化模型,该模型包括快速性、操纵性和船中剖面的总纵强度分析,它有37个设计变量,9个约束和两个目标.iSIGHT9.O被用来集成这些模块并执行优化,最终找到的优化设计不仅提高了该船的快速性,同时减小了船中剖面的截面积.     

舰船总体设计中的多学科优化技术

MDO（多学科优化设计）技术适用于解决复杂工程系统和子系统的设计优化。为推广多学科优化设计技术在舰船总体设计中的应用,阐述了多学科优化技术的基本理论、研究和发展应用情况,系统介绍了协同优化算法的应用环境、特征和基本原理,将舰船总体设计根据MDO的要求分解为浮态与稳性、水动力性能、造价等5个子学科并进行了学科分析,基于多目标协同优化算法建立了舰船总体优化的数学模型及优化框架。     

舰船水动力性能中的多科学交叉设计优化系统

常规的舰船性能优化系统在计算水动力性能指标时,没有考虑到舰船设施的垂向加速度,因此极易导致耐波性指标无法达到理想状态,因此在舰船水动力性能中设计新的多科学交叉设计优化系统。在硬件系统的中优化电源模块电路设计,在软件设计中设定舰船型线参数结构,计算水动力性能指标,设计舰船水动力性能优化算法。实验结果显示,实验组的耐波性指标由0.31提升到了0.79,对照组则分别提升到了0.58和0.64。由此可见该系统提高了舰船水动力的耐波性,实现了性能的优化。     

基于CFD和响应面方法的最小阻力船型自动优化

计算流体动力学CFD方法凭借其较高的计算精度和获取更多流场信息的能力逐渐成为新船型设计重要手段.文章利用iSight多学科优化平台建立了一套船型优化系统,集成了CFD技术、船型变换及自动生成技术和响应面代理模型技术和组合优化算法.编制了船型参数变换和生成系统实现了船型变换和CFD计算程序Shipflow输入数据的自动连接;通过对主要船型参数的控制,实现整个船型优化流程的自动化.采用了进化遗传算法(GA)与二次序列规划法(SQP)相结合的二阶组合优化方法实现了从全局探索再到局部空间寻优的整个流程.同时,将响应面近似模型(RSM)引入到优化进程中,解决了计算精度与优化效率间的矛盾,使得高精度的CFD分析工具融入到船舶优化设计进程中成为可能.最后利用该系统对一条设计船的阻力性能进行了优化.     

肥大型船模操纵性水动力CFD预报的试验验证分析

肥大型船操纵性水动力的预报不仅是肥大型船操纵性设计多方案选型及优化的基础,而且是水面船操纵性水动力预报中的难点.文章探讨了CFD在肥大型船操纵性水动力预报方面的应用能力和预报精度,并进行了系列模型的CFD计算与验证分析,结果表明所建立的肥大型船操纵性水动力CFD数值预报方法具有良好的精度和普适性.     

大型滚装船弯扭强度整船有限元分析

以大型滚装船为研究对象,采用现代的三维全船有限元分析技术及DNV船级社的SESAM软件系统,为全面研究整船弯扭强度,建立了全船有限元结构模型、质量模型、水动力计算模型;应用三维辐射—绕射理论和有限元程序进行波浪载荷的长期预报,在此基础上确定设计波参数;对全船结构有限元模型在设计波载荷作用下分析计算得到各种工况下船体结构的应力、变形响应,获得船体结构强度特点,对该类船舶的结构设计优化和强度分析有一定的参考价值,同时对其他类型船舶弯扭强度全船有限元分析有借鉴意义。     

水下爆炸载荷下舰船结构的多目标优化

水面舰船对轻量化和抗爆性能均有特殊的需求,而这两个目标此消彼长的关系又使得实现它们的途径相互矛盾。为找到能同时提高轻量化和抗爆性能的满意解,建立以板厚为变量的多目标优化模型。在优化过程中,通过参数化建模技术实现建模的自动化,数值模拟采用船体三舱段有限元模型,使用ABAQUS/EXPLICIT求解器进行非线性有限元分析,并在优化流程中引入实验设计和近似模型进行响应预报,在此基础上,还通过NSGA-II遗传算法进行多目标优化,得到优解。通过对优化后的船舯舱段与优化前的进行对比分析,发现重量和抗爆性能这两个目标分别有0.46%和22.51%的改进,实现了轻量化和抗爆性能的双向提升。     

基于直接计算法的LNG船整船强度评估

采用直接计算法对16万m3LNG船的整船强度进行评估.建立了整船结构有限元模型,基于三维源汇分布方法并利用北大西洋波浪散布图对波浪垂直弯矩进行长期预报,得到LNG船在典型装载工况下的设计波参数,完成了LNG船在设计波中的整体有限元分析.计算结果可以为LNG船的整体强度评估、船体结构优化提供有效依据,评估结果对同类LNG船的设计开发具有指导意义.     

高效优化算法在船舶力学中的应用研究

作为一种贝叶斯优化算法,高效全局优化算法(EGO)利用克里格模型来构造近似模型,并采用样本填充准则以寻找下一个样本点来更新近似模型.文中详细介绍了该优化算法,并将其应用于船舶力学的两个典型优化例子.其中一个是潜艇的多学科概念设计,考虑了水动力、推进、重量、性能和成本5个学科;另外一个是屈曲状态下加筋板的优化问题.与传统优化相比,高效全局优化算法不仅收敛到全局最优解,而且更加有效.结果表明高效优化算法非常适用于船舶力学中的优化问题.     

CGX巡洋舰多学科设计优化模型的再分析

传统的设计螺旋方法由于割裂了学科间耦合,得到的设计往往是满足设计要求的设计而不是最优的设计.多学科设计优化(MDO)方法正是一种能得到最优设计的新设计方法,MDO目前被广泛应用于复杂工程系统的设计中.文中对多学科设计优化的理论进行了简要综述,在此基础上为了演示MDO方法应用于舰船设计,采用iSIGHT对国外的CGX巡洋舰概念设计的13个模块进行了集成,建立了MDO模型并优化,得到了较好的优化解.在此基础上采用神经网络重新建立了该MDO模型,将优化结果和原MDO模型优化结果进行了比较.     

船舶结构多学科设计优化近似方法的比较

随着船舶结构设计日益复杂,使用统计学方法为复杂的计算机分析建立近似模型已经逐渐成为一种趋势.文章简要地介绍了三种多学科设计优化中常用的建立近似模型的方法;响应面、Kriging和径向基神经网络,并通过两个算例对其性能进行了比较.建立近似模型所需的样本点由一系列随机正交表提供,三种近似方法的性能则通过误差分析来进行比较.除了常用的二阶响应面模型,文中也构造了三阶响应面模型来进行比较.研究结果表明:Kriging方法以其准确性和稳定性,比其它方法更加适合船舶结构的多学科设计优化.     

模糊综合评价在多学科优化设计变量选择中的应用

以灵敏度分析理论为基础,将模糊数学综合评判理论应用于多学科优化设计变量的选择与评价。以某集装箱船为例,在建立了包含静力学、模态分析和动力学的多学科优化时设计变量选择的模糊评判数学模型之后,综合考虑了应力、位移、固有频率、速度和加速度等参数对设计变量的影响。分析表明,该方法简便易行、结果可靠。     

基于BLH框架的大深度载人潜水器总体性能的多学科设计优化

建立了一个大深度载人潜水器总体性能多学科设计优化的数学模型,并提出了BLH多学科设计优化框架来对大深度载人潜水器多学科设计优化数学模型进行构建.通过拉丁方试验设计方法对设计变量与多学科优化目标的相关性进行分析,最终得到满足性能指标要求的大深度载人潜水器总体设计优化结果.     

基于参数化表达的船舶结构有限元分析方法

针对船舶的结构特点,文章提出了一种船舶结构参数化有限元分析方法,解决了常规方法中建模效率低以及建立的模型难以修改等问题.该方法运用面向对象的编程技术封装了建模过程中诸如网格划分、构件连接处理等复杂的操作,从而提高了建模的效率.采用参数化的方法建模,在设计的整个周期内都可以通过参数对整个船体结构模型进行修改.建立参数化结构模型与专业有限元软件的接口,通过有限元软件完成结构有限元分析.通过对一条散货船的有限元分析,证明了该方法相对于传统方法的优越性及其工程实用性.     

小水面双体船结构优化分析

分析某型号小水线面双体船在2种航态下的结构强度问题,并在此基础上实现该船体结构的优化,以达到提高结构总体性能,减小结构重量并降低结构重心之目的.在研究中,根据 CCS 规范计算双体船结构的外载荷,并用有限元法进行结构强度分析.最后,通过集成多学科优化平台,以遗传算法为搜索策略,同时对2种航态下的船体结构进行优化.数值计算表明,优化结果具有可行性,可为现实设计提供参考.     

多学科设计优化技术在舰船设计中的应用

介绍多学科优化设计的主要基本理论、研究和应用状况及发展前景,根据舰船设计特点进行舰船多学科设计优化分析,重点分析舰船结构设计中的多学科设计优化问题,建立优化数学模型是多学科优化设计的重要内容,并对数学模型进行了分析。     

船舶浮筏系统动力学特性的影响因素研究

在船舶浮筏隔振系统的动力学特性研究中，以往的刚体分析模型会在高频段造成很大误差，本文从基于有限元的弹性体模型出发，对隔振系统的多种方案进行了模拟激励下的响应分析，讨论了影响浮筏隔振性能的结构与材料因素，如隔振支承刚度与阻尼，筏体的刚与阻尼，浮筏基座刚度与阻尼等，通过船模实验验证了所建立的动力学模型，通过灵敏度分析得到振动传递率与各影响参数间的关系。