一种船舶结构优化的实用方法

本文针对船舶结构优化设计中普遍存在的混合离散变量的现象，应用一种简便而实用的估化新方法－模拟退火算法直接获得最优解，而需地离散散现象进行了“规格化”后处理，以舱口盖和槽形舱壁的结构优化为例，详细讨论了模拟退火过程中冷却过程进度表优化质量及效率的影响。     

船舶结构优化设计技术研究进展

从经典优化设计方法、启发式优化设计方法、基于代理模型的优化设计方法3个方面综述船舶结构优化设计中优化技术的发展,指出启发式算法较经典优化方法更适合船舶结构的优化设计。船舶结构求解由基于规范的方法逐渐向基于有限元的求解方法发展,用代理模型替代耗时的结构有限元分析使得大型舱段甚至整船结构的优化设计成为可能。如何将代理模型,特别是动态代理模型合理、高效地应用于船舶结构优化设计将是船舶结构优化研究的重点。

     

船舶中剖面结构优化设计研究进展

综述了船舶中剖面结构优化设计的研究现状，内容涉及到数学模型，优化策略，优化方法和专家系统，并对今后的发展作进一步的展望。     

船舶首部结构优化设计

根据船舶使用周期不断缩短的严重现象出发,提出在结构优化设计中应把船体结构的骨架形式作为一个设计变量来加以研究,作者分析了船舶的首产锈蚀与船舶的结构形式,首部的形状（线型）、构件的强度等之间的关系;指出：船壳出现“瘦马形”之地段,都是锈蚀严重之地;内应力大（或高应力）的地方,其锈蚀就特别严重,产生集中应力的构件必然会锈块斑斑。本文通过滚装船首部的纵骨架式和横骨架式两种设计形式的比较,前者构件不仅轻了２８．４％,并能抵抗船首“瘦马形”的发生。     

基于广义模糊判决的船舶结构多目标模糊优化设计

本文构造满足模糊约束的各模糊目标子集的隶属函数，根据广义模糊判决的不同形式提出了结构多目标模糊优化设计问题的三种解法，转化为单目标普通规划求解。附有船舶结构的应用示例。     

船舶结构振动噪声分析及其进展

综述了国内外船舶结构振动噪声分析的各种方法及其进展，重点介绍了解决结构高频振动噪声问题的两种有代表性的方法，即统计能量分析法（SEA）和能量有限元分析法（EFEA），分析了它们间的关系及其应用，指出了能量有限元法是未来结构振动噪声分析的方法。     

大型油船结构优化设计研究进展

综述了大型油船结构设计的特点;从中剖面纵向构件优化设计、横向构件优化设计及横舱壁结构优化设计三方面评述了国内油船结构优化设计的现状;对国外船舶结构优化设计的进展也作了评述;最后指出大型油船结构优化设计尚需进一步研究的若干问题。     

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。     

Design optimization of a torpedo shell structure

An optimized methodology to design a more robust torpedo shell is proposed. The method has taken into account reliability requirements and controllable and uncontrollable factors such as geometry, load, material properties, manufacturing processes, installation, etc. as well as human and environmental factors. The result is a more realistic shell design. Our reliability optimization design model was developed based on sensitivity analysis. Details of the design model are given in this paper. An example of a torpedo shell design based on this model is given and demonstrates that the method produces designs that are more effective and reliable than traditional torpedo shell designs. This method can be used for other torpedo system designs.     

知识工程在船舶结构优化设计中的应用

针对船舶结构设计变量是涉及多种设计和约束条件的离散变量,造成结构优化的高度非线性、多峰性等问题,而且设计过程中需要设计规范和专家经验等知识支持,结合其具有很强的综合性、模糊性等特点,提出了基于知识工程的船舶结构优化设计方法。该方法利用知识工程与结构优化相结合,将获取的设计知识构建知识库应用于船舶结构优化设计,并通过知识工程技术实现参数化结构模型与优化数学模型的相互转化,降低结构优化设计对用户知识水平的要求。水密横舱壁结构的优化设计算例表明,满足约束要求的情况下,其结构重量在优化后比优化前降低了,保证了结构性能合理的同时实现重量最轻的目标;将结构参数化模型和数学优化模型结合在一起,为设计经验少的设计者提供了一种结构设计的捷径;实现了从不同资源中获取知识并应用于优化设计过程,促进设计能力的提高,降低优化设计过程对知识和经验的依赖。     

船体结构静动态协同优化设计(英文)

论文集成静态、模态和动力响应分析,建立了船体结构静、动态协同优化模型.在系统级优化模型中,以单学科最优解和多学科最优解之间的差异最小化为目标.该目标函数不仅消除了多个目标之间的量纲和数量级差异的影响,而且扩展了协同优化算法的应用范围,由原来的单目标优化扩展到了多目标优化.并与子系统级优化模型构成二级协同优化算法架构.采用多岛遗传算法进行优化求解.对集装箱船艉主甲板进行了静、动态优化设计,分析表明本文所采用的优化算法能应用于工程实际.     

船用集装箱框架结构拓扑优化设计

为提高集装箱结构刚度,并保证结构质量不明显增加,本文首先建立集装箱结构有限元模型,并基于拓扑优化理论对集装箱的极限载荷工况进行应力计算与迭代优化,对支撑结构空间最优分布进行了最优化设计。计算结果表明,本文计算获得的支撑结构分布均匀,中间密度单元较少,轮廓清晰,便于制造加工,可为集装箱工程设计提供参考。     

船舶静动力学性能多目标优化

为了减少某船舶制造成本以及提高乘坐舒适性,本文以某船舶结构为研究对象,基于板壳理论建立其舱壁结构有限元模型,并对其进行参数化设计。采用Matlab软件对fem求解文件进行二次开发,得到参数化的有限元求解文件,并对其进行最优化设计,加权目标函数经过120次迭代后达到收敛。在满足各静力学与动力学指标的前提下,舱壁结构质量减轻14%左右,达到了较好的效果。     

舰载作战系统体系结构优化研究

着重分析了目前舰载作战系统的网络结构,指出其存在的不足,提出了将商用网络技术应用于舰载作战系统的设想,并给出了优化后的网络结构图,为进一步提高舰载作战系统性能提供了一种新思路。     

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。     

典型船舶板架拓扑与形状优化设计

  目的  在水下耐压圆柱壳结构开孔围栏与环向肋骨连接处,易出现应力集中。  方法  为此,提出一种开孔围栏与环向肋骨连接肘板拓扑优化设计方法,以有效降低肘板区域的局部高应力。首先,采用子模型技术对连接肘板区域结构进行精细化应力分析;然后,以连接肘板为设计变量,考虑耐压壳板、围栏和肋骨特征点的应力约束,以肘板区域最大应力最小化为目标函数进行拓扑优化,并对拓扑优化结果进行工程化处理,得到最终的肘板形式。  结果  计算结果表明,面板局部加宽的肘板形式可以有效降低应力集中程度;开孔围栏位置横向偏置时,远离中纵剖面一侧的肘板面板加宽长度较大;连接肘板与开孔围栏中心偏置时,肘板面板关于其腹板对称设计即可。  结论  所做研究可为类似结构设计提供参考。     

多目标模糊优化在船舶结构设计中的应用

船舶的结构设计过程需要分析和处理大量的不确定性因素,比如结构尺寸、载荷、强度和配合公差等参数,是一个典型的多目标优化过程。为了提高船舶结构的质量,对大量不确定性因素进行优化求解具有重要的意义。本文根据船舶结构设计过程的不确定因素,建立多目标模糊优化函数模型,并采用多目标分层序列法和权重分配法对具有重要性差异层次的目标函数进行判定,找到船舶结构设计参数的最优解。