潜艇安全走出水面搜索带条件分析和方案优化方法

潜艇走出水面舰艇搜索带方案分析和优化是潜艇战术行动方案分析和优化的一项重要内容。文中建立了潜艇走出搜索带条件分析数学模型,对安全走出的条件进行理论分析,给出了走出条件的通用表达式和最小走出速度计算公式,结合作战使用提出了3种走出方案优化标准并给出了相应的最优化方案计算方法。     

船体艏部水动力性能优化

提出一种以势流兴波阻力理论Rankine源方法为基础,结合SHIPFLOW软件为计算工具,利用CAD-CFD集成平台FRIENDSHIP-Framework软件进行变形优化,研究船舶的最小兴波阻力型线优化设计的方法,并考察了兴波优化得到的船型总阻力变化情况。在型线优化过程中,以兴波阻力系数为目标函数,排水量变化范围为约束条件,在Wigley船体前端增加一个利用Feature建模技术参数化生成的球艏并调整艏部型线使得船体表面光顺。选取球鼻艏形状的各项参数作为基本设计变量,利用DOE方法对船艏进行优化,获得了设计航速下兴波阻力较小的船型,验证了所提方法进行船艏型线优化的有效性。相应的考察变形及优化前后总阻力变化情况表明:在高傅汝德数情况下增加球艏所带来的粘性阻力的增加小于兴波阻力的减小量,总阻力得到了改善,优化后得到的球艏能在进一步减小兴波的同时减小总阻力。此外,还运用所提方法对3100TEU船型的船艏,利用Delta Shift方法进行变形,在设计航速下,将变形的参数作为设计变量,利用DOE方法进行优化设计。结果显示:在排水量限制范围内当球鼻艏向上向前伸展一定长度时可以降低兴波阻力。与此同时,由于优化前后船体湿表面积变化很小,粘性阻力的变化并不明显,兴波的减小则使得总阻力得到了改善。     

舰船高传递损失复合托板振动特性优化设计

基于结构动力学优化设计理论,研究了潜艇典型舱段双层圆柱壳舷间高传递损失复合托板结构。通过初步优化,得到隔振效果最优的刚性阻振质量块的最优截面尺寸和布设位置,并将最优参数的刚性阻振质量块等效为相同截面惯性矩的球扁钢。在满足舱段总重量及危险截面结构强度的约束条件下,以舱段非耐压壳体全频域内的平均振动加速度级为目标函数,对高传递损失复合托板的开孔半径和托板角度进行动力学优化设计,得到最优振动特性的复合托板形式。由优化结果得到,在中、高频段内,高传递损失复合托板有明显的降噪作用,舱段非耐压壳体全频域内的平均振动加速度级降低了1.66 dB。     

大灵便型散货船永久检验通道的布置优化

永久检验通道(PMA)的生效对船舶设计提出了更严格的要求。为使PMA思想更好地融入船舶设计之中,根据PMA相关要求对大灵便型散货船PMA布置经常出现的缺陷进行分析,同时提出设计优化方案及布置建议。     

基于Pro/Mechanica的机械结构优化设计

介绍了Pro/Mechanica,并针对结构优化设计给出了一般的设计步骤,并以一角架为例,完成了角架的优化设计。研究表明利用Pro/Mechanica可以无缝集成PRO/E建模与有限元分析,提高机械产品的设计效率。     

集装箱船线型优化研究

为了充实船型数据库及满足将来可能的市场需求,结合传统经验设计方法和CFD技术同步进行了集装箱船的线型研发。通过两个方案的船模试验结果的比较,得出一些有意义的结论,对将来的线型设计工作具有一定的启迪意义。     

船体零件智能优化排样系统的设计研究

针对船体零件的排样问题,开发了基于智能算法的板材套料优化排样系统。该系统采用粒子群算法,并将免疫记忆和浓度机制引入算法提高了零件的排序优化速度。通过零件图形信息数据库管理模块和排样解码算法,实现图形的输入和编码、定位排放和正交靠接及自动计算生成最优排样结果。排样实例表明了该系统具有良好界面和人机交互功能,且有效提高了排样自动化程度和材料利用率。     

门式起重机主梁的快速参数化设计系统研究

针对采用传统方法设计门式起重机主梁周期长、效率低和制造成本高等问题,在大规模定制思想的指导下提出参数化的快速设计方法。通过三维Solid Works 2010软件构建主梁模型,以VB软件为开发工具,并以Microsoft Access为支撑数据库,建立门式起重机主梁的快速设计系统。该系统采用模块化设计、自动生成装配草图和工程图优化设计等关键技术,解决传统设计方法的难题,不仅提高了产品制造质量,还可满足客户快速定制的要求。     

基于差分进化的共面矩形线圈均匀磁场优化

研究了单矩形线圈磁场的均匀性,利用差分进化算法对磁场均匀度的定量描述,给出了双矩形线圈磁场的计算公式及其变化规律,并利用差分进化算法进行了求解,取得了很好的结果。     

基于动力刚度法与离散方案库的船舶板架结构动力优化设计

文章提出了一种基于动力刚度法和离散方案库的船舶板架结构动力优化设计方法。首先把船舶板架结构分解成由多个离散梁组成的组合结构,使用动力刚度法来分析计算带有机械隔振装置的船舶板架结构的固有频率和动力响应;应用等效静力算法计算结构在动载荷下的应力分布。与传统有限元方法相比较,文中分析方法具有计算精度好、运算速度快的优点。针对船舶板架结构的特点,结构动力优化设计选取纵桁和横向构件剖面惯性矩作为设计变量以减少设计变量的个数,并建立满足构件剖面尺寸搭配关系要求的构件尺寸方案库,在方案库中选择惯性矩大于设计变量取值且剖面面积最小的构件,直接得到结构参数离散值。最后通过船舶板架结构的动力优化实例验证了文中方法的有效性。