基于响应面法的强力甲板结构优化设计

对于大型散货船,强力甲板是船体承受总纵弯矩及局部载荷的主要构件。特别是在压载工况下,强力甲板易出现结构问题,因此合理的强力甲板设计对船舶结构安全性和经济性十分重要。提出了基于响应面法的船体结构优化方法,并对一艘76 000 DWT散货船货舱段的强力甲板结构进行优化设计以验证该方法的有效性。在不同板厚尺寸、相同工况下进行甲板参数的灵敏度分析,选取适合的参数作为自变量。在计算出最大相当应力的基础上,应用响应面法的均匀设计试验方法,得出该舱段强力甲板最大应力与结构尺寸的函数表达式。以结构重量最轻为目标函数,在结构强度以及规范要求的最小厚度的约束条件下,对该舱段的强力甲板结构厚度进行优化。所得的优化结果说明该优化设计方法在实际工程中具有应用价值。     

基于响应面法的船底纵桁结构优化设计

提出基于响应面法的船体结构优化方法,对一艘76 000 DWT散货船货舱段的双层底纵桁进行优化设计以验证该方法的实用性。在不同板厚尺寸、相同载荷作用下进行纵桁参数的敏度分析,选取适合的参数作为自变量。在计算出最大相当应力、最大剪切应力的基础上,应用响应面法的正交组合设计试验方法,得出该舱段船底纵桁最大应力与结构尺寸的函数表达式。以结构重量最轻为目标函数,在结构强度、规范要求最小厚度的约束条件下,对该舱段的船底纵桁结构厚度进行优化。     

基于多岛遗传算法的舱口盖结构优化设计

为降低空船质量,提高经济性,针对某船舱口盖结构减重进行研究。采用拉丁方试验法建立样本空间,根据样本参数进行有限元模型求解。采用响应面模型法建立舱口盖结构设计近似模型,以规范中对应力和变形的要求作为设计约束条件,基于多岛遗传算法对某船舱口盖结构进行优化设计。结果表明,优化解收敛性好,可满足规范要求。     

基于矩阵位移法的浮箱载船下水分析方法

为保证浮箱载船下水安全,在分析浮箱载船下水力学模型的基础上,基于矩阵位移法对浮箱载船下水进行分析.利用VB编制浮箱载船下水程序,实现下水过程中浮箱吃水、弯矩、剪力、支墩反力的快速计算,与有限元软件MSC.Nastran计算结果进行对比分析.结果表明浮箱载船下水程序可以准确有效地计算下水过程中浮箱吃水、弯矩、剪力和支墩反力.     

竞赛帆船龙骨盒结构优化设计

龙骨盒是竞赛帆船特有的结构,其功能是维持压载龙骨竖直升降,因其为帆船主要受力构件之一,实际使用中易损坏,提高龙骨盒强度是企业和艇主亟须解决的问题。通过水动力分析获得龙骨盒结构响应,运用多级优化对龙骨盒帽型材和桅杆作用区域进行形状、尺寸优化和铺层顺序优化。优化结果显示,基于响应面法和遗传算法的多级优化降低75.92%的龙骨盒整体应变能和提高29.40%的铺层强度比,该方法对提升龙骨盒强度和承载能力具有实用和借鉴意义。     

浮箱举船下水的结构强度有限元分析方法

本文叙述了利用ANSYS程序对船舶产品下水时的浮箱结构强度进行详细有限元计算的方法.考虑下水船舶刚度对浮箱抗变形的作用,确定墩木反力在浮箱举船下水变形后沿纵向分布情况,提出了计算模型中的墩木反力加载技术.通过两个工程实例证明本方法可以对下水浮箱进行完整的结构强度校核,具有工程实用价值.     

浮箱结构形式对结构重量影响的探讨

本文以减轻船体结构重量为目标,通过改变全垫升气垫船浮箱的肋距与纵骨间距,从而确定优化的肋距与纵骨间距组合.     

基于响应面法的SPS舱口盖结构多目标优化

本文以轻量化为前提,设计传统钢制板架舱口盖的钢聚氨酯夹层板(Steel-Polyurethane Sandwich plate,SPS)替代方案.对不符合结构刚度、强度要求的初步方案,采用基于BBD(Box-Behnken Design)设计的响应面法进行结构多目标优化设计,以结构变形和等效应力作为优化目标,结构尺寸及质量为约束条件,建立响应面模型,得到优化后的SPS舱口盖设计方案;并采用有限元仿真方法,对优化前后的方案进行了仿真计算,对优化目标进行了详细对比,验证了优化的有效性和必要性.对比结果表明:优化后的SPS舱口盖结构,在减重9.28％的情况下,变形减少了36.7％,应力降低了30.5％;说明采用响应面法对SPS舱口盖实现多目标优化可行,且优化效果明显.     

基于响应面法的矢量水听器壳体优化设计

随着海洋探测不断向深海迈进,大深度耐压矢量水听器成为未来发展的重要方向,矢量水听器的设计还应满足小尺寸、低密度的要求。针对耐压强度大与小尺寸、低密度之间相对矛盾的问题,本文在有限元软件中建立水听器耐压壳体三维模型,求解其内部应力分布,分析壳体的耐压失效形式,运用响应面法分析各设计变量对于目标参数的敏感度,对壳体结构尺寸进行优化,优化后的水听器密度从1.25 g/cm³降低至1.03 g/cm³,可以满足耐20 MPa水压的工作要求,达到理想的设计效果。     

基于Box-Behnken响应面法的SPS烟囱结构设计优化

为实现舰船轻量化设计,且具备更优良的力学性能,采用钢聚氨酯夹层板(Steel-Polyurethane Sandwich plate,SPS)结构替代传统钢制加筋板,形成新型烟囱结构设计方案,并基于Box-Behnken响应面法开展SPS烟囱结构的优化。以烟囱结构位移和等效应力作为优化目标,结构尺寸和总重量为约束条件,建立优化模型,得到优化后的SPS烟囱结构设计方案,并采用有限元法,对优化前后的方案进行仿真计算;对优化目标进行分析对比,验证了优化结果的有效性和准确性。结果表明,优化后适用的SPS烟囱结构,在减重13.16%的情况下,位移减小19.50%,应力降低31.96%,说明采用响应面法对SPS烟囱实现多目标优化可行,且优化效果明显。     

基于改进遗传算法的双向渐进结构优化方法研究

本文提出了一种基于改进遗传算法的软删除双向渐进结构优化法(G-BESO),以解决传统双向渐进结构优化法(BESO)中参数(如进化率)设置不当而导致无法获得最优拓扑构型的问题.首先确定单元权重系数与单元密度的递推关系式,形成一种考虑单元密度历史信息的材料插值模型,从而增强恢复误删高效单元的能力.然后引入遗传算法中的交叉和变异操作,启发式地更新结构状态以提高全局寻优能力.最后将该方法编写成可用于实际工程结构优化设计的程序.算例表明,提出的方法能稳定得到最优拓扑形状且计算效率更高,可为工程结构的拓扑优化设计提供一定参考.     

大型集装箱船舶优化设计中响应面法的应用

在水上货物运输中,集装箱船以其自身的优势得到广泛应用。由于此类船型主要是以便于集装箱的装卸作为设计依据,从而使得船型结构存在一定的不足,如果出现过大的扭转便会造成船体变形。为了解决这一问题,应当对集装箱船舶的结构进行优化设计。在各种优化设计方法中,响应面法的效果比较好。因此,可在集装箱船舶优化设计中对该方法进行合理运用。从大型集装箱船舶的结构特点分析入手,论述了响应面法在大型集装箱船舶优化设计中的具体应用。     

拼装式海上栈桥码头的浮箱拼接计算

采用三维势流理论计算不规则波中的两浮箱的运动响应,其中考虑了它们之间相互作用的影响。而后计算出两模块上连接器之间的相对运动,最终找到浮箱拼装的最佳状态。并提出了一种有效而又简单的方法预报两浮箱在波浪中的耦合运动,为浮箱的拼装作业提供了依据。     

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。     

基于响应面法复合材料船舶开孔板架优化设计

复合材料板架作为轻量化船舶的主要构件,其设计是否合理对船舶本身的安全性和经济性具有重要意义。基于响应面法和有限元仿真,从结构重量和稳定性两方面着手对复合材料船舶开孔板架进行多目标优化设计。借助Ansys Workbench计算平台,对复合材料开孔板架进行静力学计算、特征值屈曲分析和响应面优化设计,获得一系列板架设计方案的稳定性参数和重量特征。优化过程中应用DOE试验设计技术和RSO响应面优化模型,确定采样点位置并拟合构造标准三维响应曲面。采用多目标遗传算法生成初始样本点,获得最佳设计方案。结果表明：面板厚度对板架重量和屈曲能力的影响最为敏感;优化设计方案减重效果较好,抗屈曲能力明显提高。该优化设计具有一定的实用价值,能为复合材料船舶改进优化、轻量化应用等提供有益参考。     

基于拓扑优化的油船货舱结构设计研究

研究油船货舱结构拓扑优化设计和普通构件级结构拓扑优化设计的不同点:如设计变量数目多、约束条件多、计算工况多以及计算工况之间应变能差异等。为使普通计算机也能运行舱段结构拓扑优化计算并得到清晰拓扑构型的结果,有必要对舱段拓扑优化设计的优化对象、单元类型、初始板厚、工具方法、约束条件、体积分数、工况加权权值等主要控制参数进行研究。文中给出工程上适用的舱段拓扑优化基结构建模方法和计算方法,并以某一单纵舱壁型VLCC为例,分别采用SIMP法和BESO法给出舱段主要支撑结构拓扑优化的清晰构型。     

基于变密度理论的船舶支撑座结构优化设计

为提高某船舶支撑座结构设计质量,本文建立其有限元模型,并将其与变密度理论相结合对其进行最优化设计,得到船舶支撑座结构材料分布。优化得到的支撑座结构呈现出较为明显的桁架式结构,结构质量大大减少。同时,结构轮廓清晰,可为工程实践提供参考。     

基于多层次模糊评价法的航电建设项目后评价研究

多层次模糊评价法在对建设项目后评价方面有着很好的优越性,已被众多行业采用。文中利用多层次模糊评价法,构建了航电建设项目4个层次9大类共25个指标的后评价指标体系,结合四川省嘉陵江某航电建设项目进行了分析,后评价效果良好。     

响应面分析法在结构优化中的应用

舰船结构的优化是指舰船在设计时满足强度、刚度、韧性等各方面的设计标准,同时结构具有较高的可靠性和较小的质量,降低生产成本,延长结构的使用寿命。响应面分析法是一种在多变量非线性优化方面广泛应用的分析方法,该方法具有较高的收敛性。本文应用响应面分析法,结合三维建模软件和有限元分析软件Ansys研究了舰船局部结构的优化问题。     

基于响应面法的水下滑翔机联翼布局优化设计

为分析水下滑翔机联翼布局对水动力性能的影响,提出一种联翼布局的外形参数化方法,选取几何展弦比为6的联翼式水下滑翔机为初始构型,采用单因素法对各参数对滑翔机水动力性能的影响进行分析,并采用响应面设计中的效应面法（Box-Behnken Design, BBD）对滑翔机的联翼布局进行优化设计。结果表明：相比于初始构型,响应面法优化后的构型在保证稳定性的基础上将升阻比有效提升了8.19%。研究成果可为水下滑翔机联翼布局设计提供一定参考。