發(fā)布時(shí)間：2017-03-23 10:22

  本文關(guān)鍵詞：基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的船舶結(jié)構(gòu)輕量化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：船舶的輕量化有助于減少能源、資源消耗（尤其是石油、鋼鐵資源的消耗）、降低造船成本，有助于減少二氧化碳等溫室氣體的排放，實(shí)現(xiàn)船舶運(yùn)輸業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。 目前，船舶輕量化研究的對(duì)象多為局部結(jié)構(gòu)，大多集中在尾部結(jié)構(gòu)優(yōu)化、板架結(jié)構(gòu)優(yōu)化、中剖面優(yōu)化、艙段優(yōu)化設(shè)計(jì)等，整體考慮不足；船體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化多為靜力優(yōu)化，約束條件多為靜態(tài)指標(biāo)，缺乏考慮實(shí)際水域中的附連水等因素對(duì)船舶結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性的影響；船舶優(yōu)化變量的篩選多依據(jù)經(jīng)驗(yàn)而來，設(shè)計(jì)變量與強(qiáng)度、剛度和動(dòng)態(tài)性能缺乏有效聯(lián)系。因此，通過將靈敏度分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、最優(yōu)化方法和有限元法集成應(yīng)用到船舶結(jié)構(gòu)輕量化研究中，并綜合開展了船舶結(jié)構(gòu)的靜、動(dòng)態(tài)特性分析和優(yōu)化，不僅提高了船舶結(jié)構(gòu)分析的有效性和可靠性，而且還提高了計(jì)算和優(yōu)化效率，給出了船舶輕量化研究的有效途徑。 所以，本文提出基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的船舶結(jié)構(gòu)輕量化的方法，對(duì)54m機(jī)動(dòng)散貨船進(jìn)行了結(jié)構(gòu)輕量化研究，完成的主要研究工作如下： （1）采用有限元法，按照船舶圖紙和中國船級(jí)社規(guī)范要求，建立了三維全船有限元模型，，并計(jì)算了相應(yīng)設(shè)計(jì)載荷、貨物載荷等，確定了邊界約束，對(duì)船體整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了總強(qiáng)度和艙段強(qiáng)度的計(jì)算和分析，得到了船體整體的應(yīng)力和應(yīng)變分布情況、強(qiáng)度薄弱環(huán)節(jié)等，為船體重要部位的設(shè)計(jì)提供了參考數(shù)據(jù)； （2）綜合評(píng)價(jià)了代表性的附連水質(zhì)量計(jì)算方法，選用劉易斯、陶德圖譜法進(jìn)行了全船附連水質(zhì)量的計(jì)算，在此基礎(chǔ)上對(duì)船舶的動(dòng)力特性進(jìn)行了計(jì)算和分析，得到了全船整體振動(dòng)特性，彌補(bǔ)了以往研究忽視舷外水對(duì)船舶影響的不足，為優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)； （3）結(jié)合相關(guān)分析軟件，綜合評(píng)價(jià)了常用的靈敏度分析方法，選用參數(shù)試驗(yàn)靈敏度分析方法進(jìn)行了船舶設(shè)計(jì)變量的篩選，找出了對(duì)船舶的最大等效應(yīng)力、最大剪應(yīng)力、總質(zhì)量、第一階固有頻率、第二階固有頻率等影響最靈敏的構(gòu)件厚度作為優(yōu)化設(shè)計(jì)變量； （4）綜合評(píng)價(jià)了常用的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，利用MATALB軟件，建立了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，應(yīng)用正交試驗(yàn)法給出了訓(xùn)練和檢驗(yàn)樣本，進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練和檢驗(yàn)，得到了反映船舶性能指標(biāo)與船舶設(shè)計(jì)變量之間復(fù)雜靜、動(dòng)力學(xué)關(guān)系的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，提高了計(jì)算和優(yōu)化效率； （5）綜合評(píng)價(jià)了常用的優(yōu)化算法，建立了全船結(jié)構(gòu)的非線性約束最小化優(yōu)化模型，以規(guī)范中要求的許用應(yīng)力、最小構(gòu)件厚度和固有頻率等為約束條件下，對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化，得到了最優(yōu)結(jié)果，與未優(yōu)化之前相比全船的質(zhì)量減輕了減輕了11.8%。對(duì)優(yōu)化后的全船進(jìn)行了動(dòng)、靜態(tài)有限元分析，獲得了全船的總縱強(qiáng)度、艙段強(qiáng)度以及整船的振動(dòng)特性等，并按照規(guī)范進(jìn)行了校核，結(jié)果表明優(yōu)化后的船舶性能符合規(guī)范要求，同時(shí)所得結(jié)果也說明了所用輕量化方法不僅有著較好的可行性，還有著實(shí)際深遠(yuǎn)地工程價(jià)值和社會(huì)意義。
【關(guān)鍵詞】：船舶輕量化 靜態(tài)特性 動(dòng)態(tài)特性 有限元 靈敏度分析 正交試驗(yàn) BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U662;TP183
【目錄】：

• 摘要8-10
• Abstract10-13
• 第一章 緒論13-19
• 1.1 課題研究背景及意義13-14
• 1.2 船舶輕量化研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 輕量化的基本理論14-15
• 1.2.2 船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 1.4 本章小結(jié)18-19
• 第二章 全船有限元分析19-51
• 2.1 有限元的基本思想19-21
• 2.2 船舶的主要參數(shù)21-22
• 2.3 船舶總體布置22-23
• 2.4 全船有限元模型23-28
• 2.5 全船結(jié)構(gòu)靜力分析28-37
• 2.5.1 載荷28-30
• 2.5.2 邊界條件30-31
• 2.5.3 強(qiáng)度準(zhǔn)則31-32
• 2.5.4 靜力分析結(jié)果32-37
• 2.6 全船結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析37-50
• 2.6.1 附連水的計(jì)算37-44
• 2.6.2 船舶激振頻率禁區(qū)44-50
• 2.7 本章小結(jié)50-51
• 第三章 靈敏度分析51-65
• 3.1 靈敏度基本理論51-53
• 3.2 全船結(jié)構(gòu)的靈敏度分析53-64
• 3.2.1 參數(shù)試驗(yàn)法的實(shí)施53-57
• 3.2.2 最大等效應(yīng)力靈敏度57-59
• 3.2.3 最大剪應(yīng)力靈敏度59-60
• 3.2.4 全船總質(zhì)量靈敏度60-61
• 3.2.5 全船第 1 階固有頻率靈敏度61-62
• 3.2.6 全船第 2 階固有頻率靈敏度62-64
• 3.3 本章小結(jié)64-65
• 第四章 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)65-83
• 4.1 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)65-71
• 4.1.1 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)規(guī)則65-68
• 4.1.2 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)及訓(xùn)練步驟68-71
• 4.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)71-73
• 4.2.1 正交試驗(yàn)法71-73
• 4.3 全船 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)73-81
• 4.3.1 船舶 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)73
• 4.3.2 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)函數(shù)的選擇73
• 4.3.3 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入與輸出73-74
• 4.3.4 樣本的創(chuàng)建74-75
• 4.3.5 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練與檢驗(yàn)75-81
• 4.4 本章小結(jié)81-83
• 第五章 全船結(jié)構(gòu)優(yōu)化83-105
• 5.1 優(yōu)化的基本理論83-85
• 5.1.1 優(yōu)化方法分類83-84
• 5.1.2 優(yōu)化問題的一般處理步驟84
• 5.1.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)三要素84-85
• 5.2 全船結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究85-103
• 5.2.1 設(shè)計(jì)變量85
• 5.2.2 目標(biāo)函數(shù)85-87
• 5.2.3 約束條件87-90
• 5.2.4 優(yōu)化結(jié)果及分析90-103
• 5.3 本章小結(jié)103-105
• 第六章 總結(jié)與展望105-109
• 6.1 總結(jié)105-106
• 6.2 論文的創(chuàng)新性及意義106
• 6.3 展望106-109
• 參考文獻(xiàn)109-113
• 致謝113-115
• 附錄 A 碩士期間的成果和獎(jiǎng)勵(lì)115-117
• 附錄 B117-160

【參考文獻(xiàn)】

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5 趙耕賢;150 000 DWT油船中剖面結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J];船舶;2000年01期

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9 徐佳賓;中國船舶工業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略思考[J];中國工業(yè)經(jīng)濟(jì);2002年12期

10 李碧英;;航運(yùn)業(yè)節(jié)能減排現(xiàn)狀及其低碳發(fā)展的途徑[J];工程研究-跨學(xué)科視野中的工程;2012年03期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 尚高峰;輕量化船舶結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度研究[D];中國艦船研究院;2011年

  本文關(guān)鍵詞：基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的船舶結(jié)構(gòu)輕量化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：263533