某船用风力发电机叶片降噪设计

为降低风力发电机叶片噪声,探索从形貌优化到降低风叶噪声的解决方案。根据薄壁结构高刚度形貌优化以提高某阶模态频率为优化目标的特点,通过对风叶结构模态分析,为形貌优化确定合适的目标模态。以风叶几何形状作为设计变量,体积作为约束函数,第一阶固有频率作为目标函数,对风叶结构进行了形貌优化。优化结果表明:改进后风叶第一阶固有频率值由42.3 Hz提高到57.6 Hz,提高了36.2%。在相同的激励下,优化得出的结构具有更多的振动衰减时间,从而达到减少振动以及噪音的目的。     

基于形貌优化的某船用油柜结构优化设计

由于油柜结构设计不合理,经常会出现结构疲劳断裂、剪切破坏现象,给船舶航行带来了巨大的安全挑战。为改善油柜结构抗疲劳能力,本文基于HYPERMESH软件建立油柜结构的有限元模型,并对该结构进行模态分析,为形貌优化选择合适的目标函数。形貌优化以节点位移作为设计变量,以结构前两阶固有频率作为目标函数,使之最大化,来提高结构刚度。优化结果表明:油柜第1阶固有频率值提高102%;第2阶固有频率提高99%。优化得出的压延筋形状类似于"O"型,适合于冲压工艺进行加工,可以有效提高油柜结构刚度,降低疲劳破坏几率。     

基于形貌优化的舰载电子机柜高刚度优化

由于舰船在运动或者作战时,舰载电子设备会因为振动出现故障,最终导致舰载武器无法工作等问题。通过对舰载电子机柜进行模态分析,基于形貌优化而对舰载电子机柜的刚度进行优化。该优化设计以节点位移为变量,选择第一阶的固有频率为形貌优化的目标函数,对舰载电子机柜做高刚度优化。结果表明:舰载电子机柜在用该方法进行形貌优化之后,舰载电子机柜的刚度明显增强,抗振性能得到显著提高,因而舰载武器系统也能更加可靠。     

船身截面结构优化设计

合理的船舶截面设计方案是提高船舶结构设计质量以及航行安全性的重要途径,为了提高船舶结构截面刚度,本文将有限元法与变密度理论相结合,将整个船身截面作为设计区域。以结构密度作为设计变量,最小化结构柔度作为设计目标函数,对船身截面进行优化设计。本文优化得出的船身截面对原船身结构改动不大,同时具有较好的结构加工工艺性,可为船舶结构刚度设计提供参考。     

6600 TEU集装箱船球鼻艏的优化方法

基于适合集装箱高速航行的球鼻艏在低速航行时减阻效果差的问题,对6 600 TEU集装箱船球鼻艏进行了优化。优化后的球鼻艏形状为尖瘦形,低速航行时能有效降低兴波阻力,节能效果明显。     

水下清洗载具的结构设计与模态分析

由于水下清洗作业的需求日渐增大,研究具有针对性的水下特种作业载具成为当务之急。文章参考一种水下清洗的运行方法,设计了初始结构方案,建立了三维模型,按实际工况的受力来模拟作用力,采用有限元仿真的方法对框架进行静力学分析,并进行结构优化,优化后最大应力、应变和变形分别降低了52%、46%和65%。对优化后的框架结构进行了模态分析,求解出结构的前六阶固有频率,分别为78.371 Hz、95.771 Hz、143.74 Hz、165.79 Hz、201.1 Hz、213.4 Hz,其中后三阶振型变形较为严重。最后,明确了该优化的合理性,在静态载荷下框架所受应力满足相关规定,且固有频率远大于海水波浪频率,能有效避免共振。文章为进一步优化水下载具结构和研究其振动特性提供了理论基础。     

水下航行器壳体动特性分析

利用波动法对水下航行器壳体模型各参数(壳体壁厚、筋板宽度、筋板个数、筋板高度)对壳体固有频率的影响进行了分析,并用有限元法分析计算了壳体刚度对动力舱段动特性的影响.     

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。     

船艉结构静动态多目标优化设计

建立用于船体结构静动力学性能一体化设计优化的2种多目标优化模型:基于多目标遗传算法的多目标优化模型和基于多学科优化技术的多目标协同优化模型。模型均使用矩阵描述由板材厚度和骨材型号构成的离散设计变量集,以结构质量最小化和最大加速度最小化组成多目标函数。以某集装箱船艉部结构为例,对其进行了结构静力学、动力特性和动力响应的计算分析与优化设计。优化后的结构不仅具有更轻的质量、更低的振动水平,而且具有更高的固有频率储备,同时仍满足强度和刚度要求。     

水下航运器壳体动特性分析

利用波动法对水下航行器壳体模型各参数（壳体壁厚、筋板宽度、筋板个数、筋板高度）对壳体固有频率的影响进行了分析，并用有限元法分析计算了壳体刚度对动力舱段动特性的影响。