渔船球鼻艏参数优化研究

优化球鼻艏形状可以改善船舶阻力性能.本文以阻力最小为目标,提出了一种渔船球艏优化方法.首先对渔船球鼻艏进行参数化建模,以球鼻艏的设计参数作为设计变量,利用敏感性分析方法结合CFD技术对设计变量进行灵敏度分析,甄别出对阻力性能变化最为敏感的若干设计变量;然后,使用穷举搜索法对样本空间进行采样,并通过CFD技术进行阻力预报;最后建立阻力系数与设计变量之间的替代模型,利用遗传算法优化渔船性能,获得阻力最优对应的球艏形状.研究表明,在设计工况,采用该方法优化后的船型较初始船型总阻力降低2.68％.     

载人潜器非耐压结构多目标优化设计

基于近似模型技术和多目标优化理论开展框架结构优化设计。针对传统优化方法不能实现自动计算和连续优化的问题,采用APDL参数化语言实现了框架结构的参数化建模,并将Ansys与ISIGHT集成搭建了框架结构的优化设计流程。基于试验设计,根据灵敏度分析完成了框架结构设计变量的筛选,通过近似模型的精度分析构建了框架结构响应面近似模型。采用响应面近似模型进行数值计算,使用智能优化算法完成框架结构单目标和多目标优化设计,并将结果与有限元计算值对比,验证基于近似模型优化的准确性。     

载人潜器非耐压结构多目标优化设计

基于近似模型技术和多目标优化理论开展框架结构优化设计。针对传统优化方法不能实现自动计算和连续优化的问题,采用APDL参数化语言实现了框架结构的参数化建模,并将Ansys与ISIGHT集成搭建了框架结构的优化设计流程。基于试验设计,根据灵敏度分析完成了框架结构设计变量的筛选,通过近似模型的精度分析构建了框架结构响应面近似模型。采用响应面近似模型进行数值计算,使用智能优化算法完成框架结构单目标和多目标优化设计,并将结果与有限元计算值对比,验证基于近似模型优化的准确性。     

喷气偏流板装置执行机构运动学研究

通过分析喷气偏流板装置运动执行机构的工作原理,建立了该机构的机构模型简图.针对该机构中双平面四连杆机构的末端执行元件,采用图解法分析该机构的运动虽然形象直观,但精度低而且耗费时间长.本文利用解析方法建立了喷气偏流板的角位移、角速度、角加速度的数学模型,并在VC6.0开发平台上进行了机构的运动学仿真.仿真结果表明,理论分析正确,可进一步为该机构的参数优化提供理论依据.     

基于Friendship的高速客船特征参数灵敏度分析

对某高速客船利用Friendship全参数化建模软件和SHIPFLOW流体计算软件,在进行多航速的船体艏部兴波阻力优化时,需要将特征参数作为设计变量.通过Sobol优化算法对特征参数的灵敏度进行分析,剔除不灵敏的特征参数,可有效地降低设计空间的维数,从而提高计算效率,节约时间和成本.研究结果具有一定的工程实用价值.     

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。     

舰船复合材料夹层板架结构的分级递进优化设计方法

由于复合材料板架结构具有各向异性、界面复杂及可设计变量众多等特性,因而在开展优化设计时往往困难重重。对此,采用分级递进优化设计方法。以某型舰甲板室舷侧复合材料夹层板架结构为对象,首先根据工程实际并结合复合材料板架结构的设计特点,提取所有可设计变量,并在此基础上分析所有设计变量的灵敏度特征规律;然后,对该夹层板架结构进行两级优化计算与分析;最后,对优化前后的计算结果进行对比分析。研究结果表明,分级递进优化设计方法能有效解决复杂的复合材料板架结构多变量设计问题。     

基于BP神经网络的维修性设计参数灵敏度分析

由于维修性设计参数存在模糊性和相关性,传统的评估方法往往很难明确表达出维修性设计参数对维修性的影响程度.通过采用综合评判和人工神经网络相结合的方法建立用于维修性设计参数灵敏度分析的网络.在网络中维修性设计参数作为输入变量,维修性评价值作为输出变量,通过参数值的变动得到不同的网络输出结果,利用网络的输出定量计算出参数的变动对维修性的影响程度,从而为优化维修性设计参数提供方向.     

基于灵敏度分析的管路系统抗冲击优化设计

运用Sobol'法、傅立叶幅值灵敏度检验扩展法和重要测度法对某管路系统进行了灵敏度分析,得到了对管路系统冲击响应影响较大的若干参数.以这些参数为设计变量,以管路最大冲击等效应力为目标变量,联合运用子问题法及扫描法对管路系统进行了抗冲击优化设计,得到了一些有益于管路系统抗冲击设计的结论.研究表明,应用基于灵敏度分析的抗冲击优化设计方法能快速判断出舰艇管路系统中不合理的设计如支撑位置、刚度等,其结果为舰艇管路系统提高抗冲击能力进行改装提供了理论支持.     

DOE技术在起重臂优化设计中的应用

为提高某船用起重机起重臂结构刚度,减小其最大应力以及结构质量,首先对各变量进行灵敏度计算,去除对目标函数不灵敏的设计变量,以提高后续计算效率。基于DOE试验设计理论及有限元法构建优化问题的近似模型,借助拉丁采样对该近似模型拟合精度进行检验。基于遗传优化算法(GA)对该近似模型进行优化。优化结果表明:刚度提高9.4%,最大应力值减小21.4%,结构质量减轻9.3%。     

基于全参数化建模的高速客船型线优化设计

以某型高速客船为研究对象.采用CAESES FRIENDSHIP-Framework软件进行全参数化建模,对初始模型采用SHIPFLOW软件进行兴波阻力计算,将计算结果与船模试验结果进行对比,以验证计算的可靠性.采用Sobol算法进行特征参数的灵敏度计算,以有效降低设计空间维数,提高计算效率.建立多航速优化模型,完成船...     

基于有限元的整船结构多学科设计优化

目前在同时考虑舰船水动力性能和结构性能的多学科设计优化模型中,水动力性能和结构性能的预报通常只能采用精度较低的经验公式。为了提高多学科设计优化模型的计算精度,必须要实现的技术就是将舰船水动力性能预报依赖于CFD的分析和将结构性能预报依赖于有限元的分析。重点研究了在多学科设计优化框架中集成有限元软件进行结构优化的技术。首先以一个简单的耐压圆柱壳为例子,介绍了iSIGHT调用Ansys进行包括参数化建模在内的结构优化的流程。然后对某船的整船有限元分析模型进行了整船结构优化研究。由于该船的整船结构有限元模型包含202个板和梁的属性,优化模型的设计变量很多,超出了目前很多优化算法的使用范围。在经过了多种优化算法的比较后,最终得到了优化解,实现了基于有限元的整船结构多学科设计优化。     

基于可靠度的嵌岩桩优化设计模型*

对于嵌岩桩这一设计变量较少,控制荷载效应和抗力的随机变量较多的结构,提出了一种相对于传统双层优化迭代模型不存在收敛问题的基于可靠度的优化设计模型.同时运用Matlab工具对一个工程优化实例进行分析,并对影响设计变量的随机变量进行了敏感性分析.得出嵌岩段力学统计参数和荷载统计参数对可靠度指标是敏感的,且当岩石饱和单轴抗压强度的离散性较大时,无法通过调整桩基设计参数达到目标可靠指标.所以实际工程中,应该加强对其参数的统计工作.     

顺水流向变高程廊道人字门闸首结构优化设计

尝试对顺水流向变高程廊道人字门闸首进行结构模型参数化,并对结构进行优化设计。采用复合形法优化算法,选取体形控制性参数作为设计变量,以混凝土方量最小为优化目标函数,抗滑、抗浮、抗倾覆为约束条件。体形优化后体积比初拟体形体积减小7.109%,得到较好效果。     

复合材料加筋壁板的弯曲计算和刚度优化

建立了分布载荷作用下四边固支复合材料帽型加筋壁板弯曲变形的理论模型。通过算例比较理论计算和有限元仿真的结果,验证了理论模型的可靠性。在该理论计算模型的基础上,借助优化软件Isight,开展铺层角度和几何尺寸对目标函数的灵敏度分析,寻找主要设计变量并开展其对目标函数影响的研究以及加筋壁板刚度的优化设计。研究结果显示,面板和帽形筋外侧的铺层角、帽形筋高度以及斜边与面板的夹角是影响加筋壁板弯曲刚度和挠度的主要变量;加筋壁板弯曲刚度优化的主要方向是提高纵向弯曲刚度系数。对于同一优化目标,借助Isight平台可得到多种优化方案,工程设计人员可根据具体需求从中选择合适的方案。     

全局优化算法在船舶结构优化设计中的应用

为了提高船舶龙骨结构在受力过程中应力分布的均匀性和提高材料的利用率,本文采用Hypermesh软件建立了龙骨结构有限元模型,并结合其MORPH功能定义筋板形状变量,建立形状优化模型。随后,将全局优化算法与形状优化模型相结合,对船舶龙骨结构进行优化设计。结果表明,在筋板交错位置增加筋板高度能够有效提升龙骨结构整体刚度,其余位置可以采用较小的筋板高度。本文研究可为船舶龙骨结构改进设计提供参考。     

大功率船用齿轮箱传动系统模糊可靠性优化

以某大功率船用齿轮箱传动系统为研究对象,在模糊理论与可靠性理论相结合的基础上,建立传动系统模糊可靠性优化模型.以各级齿轮副的齿数、模数、螺旋角、齿宽、传动比的分配为设计变量,综合考虑各设计参数和约束因素的随机性、边界模糊性,以整个传动系统体积最小为目标函数,进行模糊可靠性优化.结果表明,传动系统合理的设计参数,能显著减小体积,减轻重量,更符合工程实际.     

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。     

墙板液压成型机上横梁结构优化设计

以正在为某厂设计的300吨三缸四柱墙板液压成型机上横梁作为优化对象,在对其进行合理简化并进行静力分析的基础上确定优化变量,构建参数化有限元模型;运用ANSYS优化功能进行优化求解;通过网格细分验证了分析结果的可靠性。     

船舶肘板拓扑优化设计北大核心CSCD

目前,船舶构件之间主要由传统的三角形肘板连接,这种肘板易在构件与肘板的连接处造成应力集中。提出一种肘板拓扑优化的设计方法,采用子模型技术对船舶肘板节点结构进行应力分布精细化分析,以肘板材料的分布作为设计变量,考虑肘板连接的桁材应力约束,极小化肘板与桁材连接部位的应力,对船舶典型节点肘板结构进行拓扑优化。在对肘板拓扑优化结果进行适当的工程化处理后,提出一种新的肘板结构型式。计算结果表明,相对于传统的三角形肘板,新型肘板结构有效降低了节点应力集中,可为此类结构的强度分析与优化设计提供有益的参考。