舰船典型节点参数化建模及形状优化

给出一种船舶结构典型节点的参数化建模及形状优化方法,利用APDL建立某典型节点参数化模型的方法,将该节点形状参数定为设计变量,节点的应力集中系数作为优化设计的目标函数。通过不断改变形状参数,找出较小的应力集中系数。结果表明,该方法可有效降低应力集中,为舰船典型节点结构设计和优化提供参考。     

基于CATIA V6的船舶结构建库方法

为提高船舶的研制效率,将知识工程应用于船舶节点构件和结构设计过程中是当前工程应用的热点。基于CATIA V6软件平台,探讨三维设计中船舶结构建库流程和建库对结构设计的重要性,系统分析结构资源数据配置内容和组成,重点说明资源表的具体功能。结合参数化建模和知识工程技术,详细分析结构标准件创建步骤和设计要点。以典型船舶产品的几何结构为基础,建立完整的结构标准件和结构件模板,并实现了工程应用,为船舶结构建库提供了技术支撑和决策支持。     

基于参数化模型的船舶圆柱売结构声学优化分析方法

复杂圆柱壳结构是船舶结构的主要形式,建立其快速声学优化分析方法对促进船舶结构声学设计, 实现“分析驱动设计”理念具有重要价值。基于隐式参数化建模方法,建立船舶复杂圆柱壳结构参数化模型库,提出基于参数化模型的船舶圆柱壳结构声学优化分析方法,解决了分析流程中数据自动传输、软件调用和变量控制等问题。算例结果表明所提方法是合理的,初步满足船舶复杂圆柱壳结构声学优化设计需求。     

一体化复合材料上层建筑结构设计优化

先进复合材料因其具有高的比强度和比刚度而在工程结构中被广泛应用。对于大型船舶的轻型上层建筑结构来说,不仅能降低整船重量还能提高船舶的稳性。论文采用有限元方法,结合参数化建模,用蒙皮厚度、芯材厚度等6个变量作为设计变量开展优化设计,并用一阶方法搜寻最优解。与钢制上层建筑相比,在不考虑连接件的情况下复合材料上层建筑能达到减重30%的目标。用扫描法考察设计变量的变化对结构总体性能的影响,给出各设计变量优化时的优先级,为大尺度复合材料上层建筑初步设计提供参考。     

基于CATIA的舵杆CAD/CAE一体化设计

船舶舵杆结构是舵装置的重要组成部件,其结构性能关系到船舶的航行安全性。为提高舵杆结构设计效率,以某舵杆为例,在CATIA(Computer Aided Three-dimensional Interactive Application)零件模块中对舵杆进行三维参数化建模,以其内径为设计变量,通过工程数据链接,将舵杆三维参数化模型导入CATIA结构分析模块中进行优化计算。仿真计算结果表明,采用该方法可实现舵杆在CATIA平台上的CAD(Computer Aided Design)/CAE(Computer Aided Engineering)一体化设计,在满足结构强度要求的条件下,优化后舵杆的重量相比优化前减小12.5%。     

基于知识的船体结构快速设计及优化

在确保安全的前提下,快速设计出优秀船体结构并实现快速修改是船舶设计师梦寐以求的目标。文章针对这一目标,提出了基于知识的船体结构快速设计方法,引入船体结构知识本体的概念,将知识工程原理和参数化技术相结合,对船体结构设计知识库的建立进行了研究,实现了船体结构三维快速优化设计。设计中设计船的结构构件位置通过位置参数确定,构件尺寸通过母型知识库并运用NURBS函数插值再结合规范要求获得,对主要结构采用量子行为遗传算法进行优化。实例表明,该方法将设计知识嵌入到船体结构知识本体中,既有助于设计知识的保留和再利用,又能实现对设计结果的自动检查,进而快速获得合理的船体结构。     

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。     

船舶空间节点结构设计与鲁棒性优化研究

在船舶空间节点设计中,常规的设计方法没有考虑到设计变量对设计结果的影响,当设计变量发生变化时,会使设计参数偏离预期的范围,增大设计误差值,影响船舶整体结构的稳定性和安全性。而鲁棒性优化方法通过对变量进行调整,从而获得最优解,确保设计参数在可行区域内降低对设计变量的敏感度,提高船舶空间节点结构的设计质量。本文分析鲁棒性优化的基础理论,提出了船舶空间节点结构设计中鲁棒性优化的具体应用。     

基于知识工程的船体结构快速设计

在确保安全的前提下,快速设计出优秀船体结构并实现快速修改是船舶设计师梦寐以求的目标。针对这一目标,提出了基于知识工程的船体结构快速设计方法,引入船体结构知识本体的概念,将知识工程原理和参数化技术相结合,对船体结构设计知识库的建立进行了研究,实现了船体结构三维快速设计。设计中设计船的结构构件位置通过位置参数确定,构件尺寸通过母型知识库并运用函数插值再结合规范要求获得。实例表明,该方法将设计知识嵌入到船体结构知识本体中,既有助于设计知识的保留和再利用,又能实现对设计结果的自动检查,进而快速获得合理的船体结构。     

船舶典型节点的形状优化设计

船舶结构容易在连接构件处产生应力集中。采用子模型方法对应力集中区域进行精细化分析,并提出节点连接构件形状优化设计数学模型。基于节点子模型,分别以肘板和垂直桁的形状参数为设计变量,以关注区域结构最大Mises应力极小化为目标函数,采用Optistruct软件进行形状优化设计。计算结果表明,优化方案大幅降低了节点结构的最大Mises应力,同时应力分布更加均匀,为船舶节点结构精细化设计提供了参考。     

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.     

基于统一关联模型的船舶总体设计平台研究

船舶设计的复杂性决定了在设计过程中必须经过大量反复的设计、分析、试验与评估,以验证设计结果的合理性,实现综合设计的优化。为满足船舶设计过程对设计、分析集成的需求,以知识工程作为指导思想提出了设计与分析的统一关联模型,以模板技术为开发思路形成了船舶总体设计平台体系架构,突破了相关关键技术,建立了船舶总体设计平台,并分析了平台的各功能模块,经过初步应用效果良好,对改变传统设计手段,提升设计效率具有重大意义。     

基于蚁群算法的大型油船中剖面结构优化设计

采用蚁群算法对大型油船中剖面结构进行了优化设计,选取了纵骨型号等18个设计变量,建立了以单位长度中剖面构件重量最轻的目标函数,根据DNV(挪威规范)提取了总纵强度等29个约束条件,从而建立了大型油船中剖面结构优化模型。改进的蚁群算法对该模型进行优化计算,该船的中剖面纵向结构单位长度的重量减轻3.35%,结果表明蚁群算法是行之有效的。     

基于改进BP-GA方法的FPSO舷侧结构耐撞性能优化设计

基于遗传算法和ABAQUS参数化有限元仿真技术,对传统的BP-GA优化方法进行改进,并采用改进的BP-GA方法对浮式生产储油卸油装置(FPSO)舷侧结构的耐撞性能进行优化,以验证其可行性和准确性。结果表明,与传统的BP神经网络相比,经遗传算法优化的BP神经网络具有更高的预测精度和更强的泛化能力;改进的BP-GA优化方法可在结构减重的基础上进一步提高结构的耐撞性能,能较好地适用于复杂的FPSO舷侧结构耐撞性优化设计。采用的优化方法具有通用性,可为抗爆性能的优化设计提供参考。     

基于设计特征的FRIENDSHIP船型参数化方法及实现

船型设计是船舶总体设计中一项极其复杂且又重要的内容,船舶的结构设计、性能计算、总布置等都要以船型为依据,因此,如何实现船型参数化设计尤为重要。FRIENDSHIP系统为船型设计提供了基于Feature特征和仿真驱动设计的参数化方法和实现机制。在对船型参数化基本理论———特征参数、特征曲线和曲面生成等进行详细阐述的基础上,以某型船艉部裸船体为例,具体阐述了船型参数化的实现流程,以及以Feature、Curveengine和Meta surface为特征机制的船型参数化的具体步骤。以Feature特征为核心的船型参数化方法不仅能为船型曲面的快速建立提供技术支撑,还可以为性能分析和优化提供基础条件。     

基于多种群萤火虫算法的集装箱船结构优化

针对集装箱船结构优化问题，依据CCS规范建立以集装箱船舯剖面面积最小为优化目标，板厚、型材横截面积为离散设计变量的优化数学模型。提出一种多种群萤火虫算法，各种群设置不同的参数，提高搜索区域，多子群并行寻优、子群主群协作寻优提高算法寻优性能，对所建模型进行优化计算。优化算例表明，所提出的多种群萤火虫算法比标准萤火虫算法可以更快的收敛得到最优解，在满足所有约束条件情况下，集装箱船舯剖面面积最小约13.2%，验证了多种群萤火虫算法应用于集装箱船结构优化的有效性。     

Hydroelasticity of large container ships

The importance of hydroelastic analysis of large and flexible container ships of today is pointed out for structure design. A methodology for investigation of this challenging phenomenon is drawn up and a mathematical model is worked out. It includes the definition of ship geometry, mass parameters, structure stiffness, and combines ship hydrostatics, hydrodynamics, wave load, ship motion and vibrations. The modal superposition method is employed. Based on the presented theory, a computer program is developed and applied for hydroelastic analysis of a large container ship. The transfer functions for heave, pitch, roll, vertical and horizontal bending and torsion are presented. Rigid body and elastic responses are correlated.     

基于PSO-BP神经网络的油船中部结构优化

以舱段质量为目标函数,以相关规范要求的板厚及应力为约束条件,通过灵敏度分析确定设计变量,对油船中部结构优化。构建基于粒子群优化的BP神经网络模型,并代替有限元分析确定应力与设计变量之间关系,从而对舱段进行结构优化。优化后舱段质量降低了4.2%,优化后的有限元分析结果表明满足规范要求,PSOBP神经网络模型在船舶结构优化设计中具有可行性。     

舰船顶层设计指标最优分配问题计算方法

基于大型复杂工程系统设计的多学科设计优化算法,开展了舰船顶层设计指标最优分配的计算方法研究,基于协同优化算法提出了舰船顶层设计指标最优分配的一种通用算法框架。