锚泊定位系统锚链轮及其机架强度有限元分析

锚泊定位系统是海洋平台定位系统中十分重要的设备,通过锚链轮对锚链的动力收放实现张力控制进而完成海洋平台定位。针对某一瞬时锚链和锚链轮啮合传动,建立锚链轮及其机架的有限元模型,进行受力分析,验证锚链轮及其机架设计强度的正确性,为锚泊定位系统锚链轮及其机架的设计与优化提供一定的参考。     

基于响应面法的潜载导弹垂直发射装置多目标优化

针对某型潜载垂直发射装置的冲击降载问题,利用响应面法与优化技术相结合的设计方法,进行了发射装置结构优化设计。首先利用拉丁超立方试验方法采样,通过Ansys workbench平台进行发射装置抗冲击性能分析,构建发射装置受冲击结构载荷和总质量的响应面,研究结构参数对发射装置综合性能的灵敏度;再运用多目标驱动算法对发射装置进行多目标优化,得到其最优解集,最终实现其抗冲击性能提高14.9%,发射装置整体质量降低2.1%。结果表明,该方法具有较高的精度和实用性,对相关理论研究和工程应用具有一定的价值。     

基于响应面法的潜载导弹垂直发射装置多目标优化

针对某型潜载垂直发射装置的冲击降载问题,利用响应面法与优化技术相结合的设计方法,进行了发射装置结构优化设计.首先利用拉丁超立方试验方法采样,通过Ansys workbench平台进行发射装置抗冲击性能分析,构建发射装置受冲击结构载荷和总质量的响应面,研究结构参数对发射装置综合性能的灵敏度;再运用多目标驱动算法对发射装置进行多目标优化,得到其最优解集,最终实现其抗冲击性能提高14.9％,发射装置整体质量降低2.1％.结果表明,该方法具有较高的精度和实用性,对相关理论研究和工程应用具有一定的价值.     

基于参数敏感性的桥式起重机主梁结构优化方法

针对现行桥式起重机主梁存在的结构笨重、材料浪费严重等问题,以ANSYS结构分析为基础,提出了一种基于参数敏感性的主梁结构多参数优化方法。结合VB平台,以200 t～37.5 m桥式起重机主梁为研究实例,以主梁截面各尺寸为优化参数,结构强度和挠度为约束条件,采用一种基于参数敏感性的多参数优化方法,对主梁结构进行轻量化优化设计。结果表明,该方法能够快速找到最优解,且最优解能够使主梁质量减少约40%。     

基于多目标优化和多属性决策的数据采集装置总体优化设计

舰船数据采集装置的设计需兼顾装置总体质量、装置散热性能、装置结构变形及装置结构强度等多种要求,是一个典型的多目标优化设计问题。本文采用基于精英策略实数编码、带跳变算子的非支配排序多目标遗传算法(RNSGA-II-SBJG算法),开展考虑上述要求的数据采集装置总体优化设计;考虑数据采集装置工作过程中热-结构耦合效应,建立多场耦合分析模型,基于响应面方法构建代理模型,引入灰色关联度分析方法计算Pareto解集与理想解的关联度,对优化解集进行评价排序。应用上述方法对某数据采集装置进行优化设计,数值结果表明,径向基函数拟合精度高、Pareto解集分散良好,基于灰色关联度分析的优化解评价方法能够有效、合理地选取优化设计方案。     

某定位锚绞车卷筒轻量化分析

本文以某定位锚绞车卷筒为研究对象,首先分析了实际使用中钢丝绳在卷筒上的布置情况和由此造成的卷筒受载情况,然后通过有限元仿真分析得到卷筒的应力及位移分布云图,在此基础上为满足轻量化指标,对卷筒进行了结构优化和强度校核,为装船的定位锚绞车轻量化设计提供参考依据。     

基于遗传算法的轴流汽轮机轮周效率优化

建立一种单级轴流式汽轮机单目标优化设计模型,结合遗传算法进行性能参数优化,针对某型多级汽轮机的某一级,选择优化目标是最大轮周效率.通过优化设计得到了一个最优解,并对最优解及优化变量进行分析,证明了该设计方法的适用性.     

高速电磁执行器的性能优化

针对一种具有强电磁力密度特性的高速电磁执行器开展性能优化研究。建立高速电磁执行器多物理场耦合仿真模型，通过计算得到不同参数对电磁力密度的影响规律，结合量化分析方法筛选得到3个电磁力密度的关键影响因素；采用最优拉丁超立方试验设计方法建立电磁执行器开启过程中的平均电磁力密度及总响应时间的近似模型；基于建立的近似模型构建电磁执行器性能的多目标优化模型，并采用NSGA-Ⅱ算法求解得到Pareto解集，结合最小距离法确定最优解。结果表明：优化后的电磁执行器在开启过程中的平均电磁力密度提升了14.9%，总响应时间减小了26.7%，空间利用率及动态响应特性均得到提升，研究结果可为高速电磁执行器的优化设计提供理论指导。     

船舶舵机基座轻量化设计

[目的]研究将结构优化设计方法运用于船舶基座轻量化设计的流程及其效果。[方法]选用船舶常用舵机基座为研究对象,利用结构优化软件Hyperworks建立模型并进行优化设计。分析板厚对应力的灵敏度,通过将整体式基座改为柱状式基座并辅以尺寸优化以及拓扑优化手段,获取更为合理的基座形状、板厚分布以及减轻孔位置,从而最终获得最大的轻量化效果。[结果]结果表明:将整体式基座改为柱状式基座,能使该型基座减重12.61%;进一步进行尺寸优化后,该型基座取得了36.6%的减重效果;进行更进一步的拓扑优化后,该型基座更是取得了减重37.7%的显著效果。[结论]所提的轻量化设计流程和方法能为船舶辅助装置实际工程中的轻量化设计提供参考和思路。     

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。     

基于规范计算的油船中剖面优化设计

为降低船舶造价,最大限度地实现船舶的轻量化设计,基于船体尺寸优化的思想,以油船中剖面结构为研究对象,采用法国船级社规范计算工具Mars2000对油船中剖面进行结构定义和载荷计算,通过优化分析软件ISIGHT集成设计变量、约束条件、目标函数,建立参数数据流;开发基于协调共同结构规范（Harmonized Common Structure Rules, HCSR)计算的船舶尺寸优化系统,获得油船中剖面结构设计方案。优化后中剖面面积比原始设计减少6.4%,实现油船的轻量化设计。     

潜艇耐压圆柱壳的多目标优化设计

采用多目标遗传算法(MOGA)和多属性决策理论,针对潜艇环肋圆柱壳在静水压力作用下的多目标离散优化问题进行了研究,讨论了与潜艇结构强度设计有关的应力量和失稳载荷与质量之间的关系,给出了不同目标之间的Pareto前沿.基于无偏好信息情况下的排序挑选出最优解,并且和经典的单目标最优解进行了比较分析.     

某V型高速船用柴油机油底壳结构轻量化设计

以某V型高速船用柴油机油底壳结构为研究对象，基于油底壳数学优化模型，应用Optisrtuct计算平台，以质量最小为优化目标，对油底壳结构的板材厚度进行尺寸优化，对横隔板进行拓扑优化，确定油底壳板材厚度组合和横隔板构型的设计方案。结果表明：相较于原始传统方案，优化后的油底壳质量下降28.7%的同时，静强度储备提升18.9%，基频提升17.8%，实现了柴油机油底壳轻量化的目标。这验证了柴油机油底壳轻量化设计方法的可行性，能够快速得到较好的设计方案，能为柴油机其他部件轻量化设计提供方法借鉴。     

基于鲁棒性的船体中横剖面多目标优化

工程应用中在进行鲁棒性优化设计时,要求所求出的解既要具有较高的质量,又要满足一定的鲁棒性要求。将鲁棒性优化问题转化为一个双目标的优化问题,即一个目标为解的最优性,另一个目标为解的鲁棒性,并针对一艘最大应力接近许用应力的多用途船进行基于鲁棒性的中横剖面优化设计。首先,用支持向量机的方法建立船体舱段的近似模型,用于求取舱段的最大应力,并结合蒙特卡罗积分的思想构造出表示最大应力鲁棒性的函数;随后,以最大应力最小和最大应力的鲁棒性函数值最小为目标函数,设计出一种求解鲁棒性最优解的粒子群多目标优化算法。优化结果不仅能降低船体结构的最大应力,同时还可较大程度地提高最大应力的鲁棒性,证明了该方法的可行性。     

基于iSIGHT的UUV优化设计平台

水下航行体(UUV)外形设计的优劣对UUV的最终性能有着举足轻重的影响。传统的设计方法是通过反复的选型-计算-修改来实现的,这种方法不但效率低下,而且由于选型范围有限,常导致得不到最优解。为解决这一问题,本文研究了UUV的参数化设计方法,并通过自编程序实现了在SolidWorks中的参数化建模。利用iSIGHT优化设计平台强大的过程集成能力和各种寻求最优参数的技术,实现了iSIGHT集成并驱动SolidWorks,Gridgen,CFX等软件并寻求最优参数的设计流程。并针对某UUV,以最小阻力为目标,利用NLPQL优化算法进行了优化设计。结果表明,本设计平台达到了实现UUV参数化设计并优化的目的,提高了设计效率。     

大型滚装平台车辆出动回收全流程研究

为了解决滚装平台上车辆出动回收过程中车辆布置、路径规划和转运调度问题,提出基于二维排样和RRT技术的布列和路径规划方法,应用流程推演技术、循环冗余检测技术和敏感度分析技术,对车辆出动回收流程的流程规划和敏感度分析。经过算法优化,获得车辆出动回收的最优路径;敏感度分析表明,装载流程中“车辆人员系留”节点对全流程的敏感度影响最大,其次为“发动机暖机检查”。以出动回收总时间最短为主要目标,构建出动回收全流程仿真模型,建立了车辆出动回收全流程方案。     

基于序列近似优化方法的水下航行器水动力外形优化设计

为了解决复杂工程优化问题中计算效率与代理模型精度之间的矛盾,本文基于最大最小距离准则和最小化代理模型预测准则提出一种多点加点准则,构建改进序列近似优化方法的算法流程.以二维Rosenbrock函数和Golinski减速器优化问题为例,与传统方法相比,改进方法得到的全局最优解精度更高,所需构造样本更小.将该方法应用到某型...     

吊车吊臂结构尺寸优化设计

针对吊车吊臂结构的高强度、高稳定性和轻量化设计要求,构建吊臂结构的尺寸优化数学模型,推导尺寸优化数学模型的灵敏度,提供基于尺寸优化的结构设计流程,以电动吊臂为对象,应用结构尺寸优化方法,对比优化结果模型与原设计方案的性能参数。结果表明,吊臂结构的一阶屈曲因子基本保持不变,质量减轻。尺寸优化设计方法在保证结构高强度和高稳定性的基础上有效实现了结构轻量化。     

导管架式海上风机基础结构优化设计

目前海上风机基础结构存在明显的设计冗余，导致海上风机建造成本过高。为提高经济效益，需要对导管架式海上风机基础结构进行优化设计。该文首先基于海上实测数据对海上风机所处环境载荷进行模拟，得到其时间历程；其次通过有限元方法对平箱梁四桩导管架式海上风机基础结构进行强度校核，发现结构可进行轻量化处理；最后以结构最大平均应力、最大位移和质量为目标响应，通过试验设计（design of experiments, DOE）方法和粒子群算法组合的优化方法，得到结构尺寸对结构目标响应的贡献度和主效应关系，并确定各结构最优尺寸。对海上风机基础结构进行优化设计，能在保证安全的前提下降低建造成本，可为后续海上风机基础结构设计建造提供参数参考。     

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。