本文關(guān)鍵詞：油船中剖面結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化研究

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【摘要】：船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計是近年來研究的熱點課題，主要優(yōu)化目標是在保證船體結(jié)構(gòu)強度的前提下減少船體鋼材重量結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計不同于一般結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化，其優(yōu)化目標是尋找最優(yōu)的結(jié)構(gòu)材料分布形式以及結(jié)構(gòu)最佳傳力路徑目前船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究中大部分是關(guān)于船體結(jié)構(gòu)件的尺寸優(yōu)化而結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化涉及較少另一方面，在優(yōu)化船型上，國內(nèi)大型油船船體結(jié)構(gòu)重量較日韓同級別油船而言仍然偏重，存在一定的優(yōu)化空間，因此本文將運用相關(guān)的拓撲優(yōu)化方法對油船中剖面結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化分析： （1）本文根據(jù)單元生長進化拓撲優(yōu)化方法，自行定義單元應(yīng)力指標函數(shù)及單元權(quán)重系數(shù)來確定優(yōu)化模型的目標函數(shù)，通過計算單元應(yīng)力確定單元權(quán)重系數(shù)的迭代遞推關(guān)系式，結(jié)合有限元平衡方程建立優(yōu)化數(shù)學模型并給出完整的單元生長進化優(yōu)化流程，并將此方法運用到油船中剖面橫撐結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計中，得到了取消橫撐的粗略構(gòu)型 （2）本文根據(jù)連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化方法，結(jié)合SIMP材料密度模型，定義單元材料密度為拓撲優(yōu)化變量，結(jié)合有限元計算平衡方程，以結(jié)構(gòu)靜力響應(yīng)為優(yōu)化約束條件；不同于一般的拓撲優(yōu)化計算，本文定義單元體積函數(shù)為優(yōu)化目標函數(shù)，能提高拓撲優(yōu)化計算效率以及計算穩(wěn)定性，通過引入優(yōu)化準則法結(jié)合K-T條件確定優(yōu)化準則從而得到優(yōu)化變量的迭代關(guān)系式，至此建立完整的拓撲優(yōu)化數(shù)學模型，通過與經(jīng)典拓撲優(yōu)化算法的對比驗證了本文算法的準確性 （3）根據(jù)油船共同結(jié)構(gòu)規(guī)范（CSR-OT），確定拓撲優(yōu)化計算的三維有限元模型以及優(yōu)化模型的載荷邊界條件，本文根據(jù)縱艙壁的數(shù)量以及載荷邊界條件確定6個計算工況，并運用所建立的連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化方法對油船中剖面結(jié)構(gòu)進行拓撲優(yōu)化計算，得到合理有效的拓撲構(gòu)型，出現(xiàn)全新的斜撐結(jié)構(gòu)拓撲構(gòu)型 （4）根據(jù)優(yōu)化計算所得拓撲構(gòu)型本文確定了油船中剖面結(jié)構(gòu)的三種全新優(yōu)化設(shè)計方案，運用CSR-OT對三種優(yōu)化設(shè)計方案進行結(jié)構(gòu)強度評估確定優(yōu)化設(shè)計方案的可行性，最后本文給出優(yōu)化新設(shè)計方案與原設(shè)計方案對比船體結(jié)構(gòu)重量的減輕程度
【關(guān)鍵詞】：油船中剖面結(jié)構(gòu) 拓撲優(yōu)化 單元生長進化算法 連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化 CSR-OT結(jié)構(gòu)評估
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U674.133.1
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 本文研究背景12-13
• 1.2 船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化研究最新進展16-19
• 1.4 本文研究內(nèi)容19-20
• 第二章 單元生長進化算法在油船中剖面結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的運用20-31
• 2.1 單元生長拓撲優(yōu)化數(shù)學模型21-25
• 2.1.1 優(yōu)化模型自變量參數(shù)的確定21-23
• 2.1.2 優(yōu)化模型目標函數(shù)的確定23-24
• 2.1.3 優(yōu)化數(shù)學模型的解析分析24-25
• 2.2 具體的單元生長進化流程25-26
• 2.3 油船中剖面橫撐結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化計算26-29
• 2.4 本章小結(jié)29-31
• 第三章 材料密度插值模型31-44
• 3.1 引言31-36
• 3.2 均勻化材料密度插值模型36-39
• 3.3 變密度材料插值模型39-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第四章 連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化44-65
• 4.1 拓撲優(yōu)化數(shù)學模型44-47
• 4.2 拓撲優(yōu)化算法的選取47-49
• 4.3 經(jīng)典算例的求解49-55
• 4.3.1 懸臂模型50-52
• 4.3.2 L 型板52-55
• 4.4 油船橫撐結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化計算55-63
• 4.5 本章小結(jié)63-65
• 第五章 油船中剖面結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化65-100
• 5.1 拓撲優(yōu)化載荷邊界65-71
• 5.1.1 雙縱艙壁油船載荷邊界的確定68-70
• 5.1.2 單縱艙壁油船載荷邊界的確定70-71
• 5.2 油船中剖面拓撲優(yōu)化計算71-92
• 5.2.1 有限元模型71-75
• 5.2.2 約束節(jié)點位移的拓撲優(yōu)化計算75-84
• 5.2.3 約束模型應(yīng)力水平的拓撲優(yōu)化計算84-92
• 5.3 兩種約束方法計算結(jié)果比較92-98
• 5.3.1 迭代次數(shù)的比較93-94
• 5.3.2 拓撲構(gòu)型最大節(jié)點位移的比較94-95
• 5.3.3 拓撲構(gòu)型最大單元應(yīng)力的比較95-97
• 5.3.4 拓撲構(gòu)型最終體積分數(shù)的比較97-98
• 5.4 本章小結(jié)98-100
• 第六章 中剖面結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案100-132
• 6.1 優(yōu)化設(shè)計方案的確定100-108
• 6.1.1 優(yōu)化設(shè)計方案 1102-104
• 6.1.2 優(yōu)化設(shè)計方案 2104-105
• 6.1.3 優(yōu)化設(shè)計方案 3105-108
• 6.2 CSR-OT 簡介108-115
• 6.2.1 建模要求108-112
• 6.2.2 計算載荷工況的確定112-115
• 6.3 結(jié)構(gòu)強度評估115-129
• 6.4 優(yōu)化結(jié)果比較129-131
• 6.5 本章小結(jié)131-132
• 第七章 總結(jié)與展望132-134
• 7.1 總結(jié)132-133
• 7.2 展望133-134
• 參考文獻134-142
• 致謝142-143
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文目錄143

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 肖熙;于寶海;;具有動、靜力約束的貨船中剖面優(yōu)化設(shè)計[J];船舶工程;1985年04期

2 尹群,朱安慶,朱克強,張家新;小水線面雙體船結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J];船舶工程;2003年04期

3 劉寅東;卞鋼;;基于ANSYS的結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化及其二次開發(fā)[J];船舶力學;2006年02期

4 鄭幫濤;魯海燕;;微分群體智能算法在船舶結(jié)構(gòu)混合變量優(yōu)化中的應(yīng)用[J];船舶力學;2009年05期

5 龍凱;陳廣華;;基于物質(zhì)點描述的雙向漸進式拓撲優(yōu)化方法[J];工程力學;2012年08期

6 王仁華;趙憲忠;;平面桁架結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計的改進智能算法[J];工程力學;2012年11期

7 牛飛;梅帥;張盛;陳飆松;程耿東;;基于SiPESC平臺的拓撲優(yōu)化模塊開發(fā)及應(yīng)用[J];大連理工大學學報;2013年02期

8 葉紅玲;沈靜嫻;隋允康;;過濾函數(shù)對應(yīng)力約束連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化的影響分析[J];北京工業(yè)大學學報;2013年03期

9 陳s叛，

本文編號：1032245