基于BP-GA算法实现船体结构多目标优化

利用正交试验设计、神经网络以及遗传算法进行结构优化设计是一套高效的方法。针对早熟问题,对标准遗传算法做了一定改进,以船体夹层板优化问题为例,建立质量与变形的目标函数、应力的性态约束条件。通过正交试验设计样本点,构建神经网络响应面模型,并用改进后的遗传算法进行优化分析,验证该方法的实用性和有效性。     

大型结构系统可靠性分析方法研究

结构系统的可靠性评估是结构设计的一个重要研究内容,而极限状态函数的建立是进行可靠性评估的基础.但是,大型结构系统的极限状态函数极为复杂,响应面法用简单的多项式进行模拟的精度较低,导致误差较大.文章提出用神经网络替代多项式来拟合复杂的极限状态函数,形成所谓的神经网络响应面.然后,基于塑性极限理论,文中提出了不依赖于失效模式的极限状态函数表达形式及采用ICP对该极限状态函数进行计算的方法.最后,依照拟合得到的神经网络响应面,给出了大型结构系统失效概率的方法.通过两个算例计算并和其它方法进行比较,表明该方法的计算精度较高,而计算时间大大降低.     

一种求解结构可靠度的新型计算方法

提出了一种求解结构可靠度的软计算方法,该方法综合了人工神经网络的柔软性和遗传算法的全局性及并行快速性的优点.利用人工神经网络的柔软性,可以生成任意形状的函数,因而可以更加贴切地拟合功能函数;由于遗传算法具有并行处理能力,可以对多组样本同时进行处理,因此收敛速度加快.除此之外,文中的遗传算法还使用了小生境共享技术,有效地克服了陷入局部解的缺陷.并根据上述方法研制了结构可靠度分析的电算程序,算例计算表明,计算结果具有很高的精度,该算法为结构可靠度研究提供了一种新的思路和实现路径.     

多技术集成智能船舶系统构建方法研究

对船舶系统构建中的集成技术进行研究,介绍计算机集成技术、信息集成技术以及智能集成技术。以智能集成技术为重点,给出一种多技术集成的船舶系统故障诊断方法。该方法将神经网络、模糊逻辑、遗传算法3种智能算法进行集成,利用神经网络的自学习能力与遗传算法的计算能力,使得船舶系统故障诊断方法收敛速度快,准确率高。     

结构可靠度计算的遗传算法

利用遗传算法可方便地对功能函数复杂和难于求导的情况进行结构可靠度计算，计算实例表明，该方法是行之有效的。Matlab语言基本元素是矩阵，提供了各种矩阵的运算和操作，其中包含结构可靠度计算中常用的统计及遗传算法工具箱，可使编程效率大大提高，且其语法简便，易于掌握，基于这一特点，编制了用遗传算法计算结构可靠度的Matlab程序。     

基于遗传算法和神经网络的舰船电子装备备件优化模型研究

针对舰船电子装备备件优化问题,分析了遗传算法和神经网络,利用遗传算法全局搜索能力强的优点,对神经网络进行优化,研究基于遗传算法和神经网络的混合遗传算法,并建立了基于遗传算法和神经网络的舰船电子装备备件优化模型.通过实例,该模型可有效提高备件优化的速度和精度.     

工程结构可靠度计算方法的比较研究

实际工程结构复杂多样,选用一种最佳的可靠度分析方法对工程人员非常重要。本文对现有的结构可靠度计算方法,如一次二阶矩法、高次高阶矩法、Monte-Carlo方法、响应面法、随机有限元法等进行了分析,介绍了各种计算方法的特点和进展。     

基于ANSYS的高桩框架码头可靠度分析

随着可靠度在结构设计中运用的增加,对于码头结构可靠度分析问题引起了人们的广泛关注。本文结合典型高桩框架码头工程,基于大型通用有限元软件ANSYS建立码头非线性有限元模型,从结构材料性能和几何尺寸等方面选取影响极限承载力的概率统计参数,将非线性有限元法与响应面法相结合,拟合出的以码头整体极限承载力为抗力和以堆货荷载为荷载效应的响应面,运用蒙特卡罗法进行框架码头整体可靠度计算分析,探讨了该方法的可行性和应用特点。     

基于支持向量机的船舶结构优化方法

针对船舶等大型结构在优化过程中耗时长的问题,提出了支持向量机与遗传算法组合优化方法。基于支持向量机建立结构的近似模型,代替耗时长的有限元分析并应用遗传算法进行结构优化,形成一套省时、精度高、适应性强的优化方法。以某舱段结构优化为例,建立支持向量机近似模型,模拟结构设计尺寸与结构响应的映射关系,并选用二阶响应面模型做精度对比。分别使用支持向量机与遗传算法组合优化方法(SVM-GA)、传统的有限元法与遗传算法组合优化方法(FEM-GA)进行优化分析,计算结果表明,SVM-GA法相对于传统的FEM-GA法,不仅显著降低计算时间成本,而且具有良好的精度。     

一门新学科--计算智能

对当前热门的、可称之为学科的计算智能研究现状进行了分析,并总结整理了计算智能的特点和它在各个领域的应用,为传统的神经网络、模糊系统、进化计算所涉及的领域带来新的解题思路.     

RSM-FORM 的改进与环肋圆柱壳结构的可靠性计算(英文)

文章在用有限元法对结构进行强度计算和分析的基础上,应用RSM确定了环肋圆柱壳结构强度失效的功能函数;在对相关可靠度理论进行研究的基础上,将RSM与FORM相结合,对FORM进行了改进,解决了当量正态化和参数独立化问题,保留了功能函数的二次项,使计算精度满足实际工程的需要;最后用RSM-FORM对环肋圆柱壳结构强度的可靠性进行了计算分析,计算结果表明,RSM-FORM具有较好的计算精度。     

Bi-fidelity Kriging model for reliability analysis of the ultimate strength of stiffened panels

A method based on a Bi-fidelity Kriging model is proposed for structural reliability analysis. It is based on adding low-fidelity data samples to the model to predict high-fidelity values, thus saving computational effort. Distance Correlation develops the correlation between the low and high-fidelity functions, initially proposed to assess the correlation between two variables. The bi-fidelity Kriging response surface model's efficiency as a surrogate model will be assessed for structural reliability problems that demand high computational costs, such as nonlinear finite element analysis structural models. The efficiency assessment is performed by comparing the accuracy of the failure probability predictions based on the Subset Simulation and First-order reliability method using the Bi-fidelity Kriging model as a surrogate for the performance function. The idea is illustrated by considering a representative component of marine structures analyzed by finite element analysis to create bi-fidelity scenarios to assess structural reliability with many variables. The results show that the proposed multi-fidelity method can provide an accurate failure probability estimation with less computational cost.     

基于响应面函数的摄动随机有限元方法研究

针对随机结构问题,根据现有方法的优缺点,将响应面法和摄动随机有限元相结合。考虑结构载荷参数、材料参数和几何参数,结构的响应面近似函数采用步进回归分析技术被确定了,其中抽样方法为中心指数法,并利用摄动法推导出结构随机响应的中心矩表达式。以燃气涡轮叶片为例,计算出叶片的随机响应变量中心矩,及响应变量相对于输入变量的灵敏度,并分别与直接响应面法、直接 Monte-Carlo 模拟方法的计算结果对比。结果表明,该方法适用于结构相对复杂的模型,计算结果精度较高,计算速度较快。     

基于有限元的功率流计算及隔振系统优化设计技术研究

振动功率流法是研究柔性结构动态特性的有效手段,导纳功率流分析法是目前的主要研究方法,由于只能得到极少数简单结构的解析导纳,对于复杂的结构导纳功率流分析法束手无策.有限元动态分析可以解决绝大多数结构的振动问题,目前大多数有限元动态分析主要集中于模态分析、位移响应分析等.本文从有限元动力方程推导出发,给出了节点频域复数力的表达式,进而给出基于有限元动力分析的功率流计算方法.对一个单梁隔振系统进行理论计算和有限元计算对比,验证了该方法的准确性.最后,基于该方法对隔振器参数和振源布置位置寻优,得到最优参数使传递到基础的振动能量最小.这种方法对大型结构动态设计具有借鉴意义,可应用到工程实际中.     

基于ANSYS的高桩墩式码头可靠度分析

利用ANSYS有限元分析软件自带的概率设计系统(PDS)中的响应面法,对某一实际工程中的高桩墩式码头进行了三维有限元分析,得到结构的响应面方程。再利用Matlab软件结合验算点法(JC法),通过迭代搜寻验算点,最终求得了结构在各项外部荷载及其自身重力作用下的结构可靠性指标。由于结构的极限状态方程未知J,C法无法正常使用。根据ANSYS中响应面法的计算原理,采用了一种新的方法将上述荷载正态当量化。此外,还进行了高桩墩式码头可靠度的敏感性分析,得到了敏感性因素。计算结果与实际情况符合较好,可为高桩墩式码头的结构设计校核提供参考依据。     

基于晌应面法的带肋圆柱壳结构强度可靠性分析

文章首先介绍了响应面法的基本原理,在有限元结构分析的基础上应用响应面法建立了带肋圆柱壳结构的强度失效方程,并将响应面法与一次二阶矩法相结合,解决了参数的当量正态化和独立化问题,最后应用此理论对带肋圆柱壳结构的强度进行了可靠性分析。计算结果表明,基于响应面法的一次二阶矩法具有较好的计算精度。     

某型舰船危险部位结构可靠性分析

在响应面随机有限元法和结构可靠性理论的基础上,利用有限元软件 Ansys建立某型舰船开口结构的梁板模型,采用改进的一次二阶矩法与分枝限界法、概率网络评估技术分析了开口结构在组合载荷作用下的可靠性。以结构的最危险点应力为输出变量,通过敏度分析忽略最大应力不敏感的变量拟和响应面方程。利用随机有限元和 CAE软件结合开展结构系统的可靠性研究,避免了大型结构寻找失效模式的困难,使可靠性分析的效率得到极大提高。     

海洋核动力平台疲劳寿命评估

针对海洋核电平台,提出一种疲劳评估方法。考虑海洋核电平台的工作特性,工作状态时选取首向浪向不等概率分布的波浪载荷,拖航状态时选取全浪向等概率分布的波浪载荷,分别计算出两种波浪载荷下的疲劳损伤度,再根据两种状态下的时间分配系数得到总的损伤度。根据提出的疲劳评估方法,建立核电平台的有限元模型,选取危险疲劳节点进行细化处理,通过有限元分析得到应力传递函数以及疲劳损伤度,验证了评估方法的可靠性,确定了危险疲劳节点的位置,并为类似平台的疲劳问题提供参考。     

基于BP神经网络的接触电阻测量与分等定级

提出了接触电阻的软测量方法,使用红外热像仪测量表面温升,采用有限元方法计算准备训练样本,使用BP神经网络建立起接触电阻与表面温升之间的非线性映射关系,以汇流条接触电阻测量为实例,其他电气设备接触电阻的测量也可类似进行,为提高工程应用的可操作性,将接触电阻分为表征接触程度好坏的I-V级,用模式分类方法对测得的接触电阻进行分类,实现了接触电阻的定量评价和分等定级。     

船闸大体积混凝土水化热温度监控及有限元仿真分析

为研究大体积混凝土水化热的温度变化规律及其对温度裂缝产生的影响,对在建船闸进行有限元仿真分析并对埋设温度计进行监控.通过对比分析有限元计算结果和实测温度结果,得到两者存在差异的可能原因.通过对放热函数及强度调整函数的参数设置调整,使计算结果更接近工程实际情况.在有限元分析结果的基础上,通过裂缝指数来评价船闸主体结构温度裂缝产生的可能性,在对放热函数及强度调整函数进行调整后,计算结果表明结构出现温度裂缝的可能性在5%以下,与主体结构外观情况相符.对比分析不同规范对温度应力计算规定的异同,以期为相关计算选择适用规范及互通有无提供参考依据.