[目的]船舶結(jié)構(gòu)極限承載能力不足會(huì)導(dǎo)致海損事故,為此提出改進(jìn)AK-MCS法,用于船舶結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度可靠性研究。[方法]通過(guò)引入信息熵中的學(xué)習(xí)函數(shù)H對(duì)樣本點(diǎn)進(jìn)行二次尋優(yōu),以提高最佳樣本點(diǎn)的質(zhì)量,從而提高Kriging模型的精度和更新效率;采用K折交叉驗(yàn)證替代AK-MCS法的迭代停止準(zhǔn)則,解決原本迭代停止準(zhǔn)則過(guò)于保守的問(wèn)題,以有效避免發(fā)生過(guò)學(xué)習(xí)和欠學(xué)習(xí)狀態(tài),從而以較少的樣本點(diǎn)訓(xùn)練Kriging模型,實(shí)現(xiàn)對(duì)極限狀態(tài)函數(shù)的高度擬合。使用非線性振蕩器數(shù)學(xué)模型進(jìn)行驗(yàn)證,并將改進(jìn)AK-MCS法應(yīng)用于船舶板架的極限強(qiáng)度可靠性研究。[結(jié)果]仿真結(jié)果表明,改進(jìn)AK-MCS法調(diào)用有限元模型的次數(shù)比原方法減少了38%,驗(yàn)證了改進(jìn)AK-MCS法的求解效率和精度。應(yīng)用結(jié)果表明,該方法的計(jì)算精度最高,且調(diào)用有限元仿真次數(shù)比原方法減少32%,驗(yàn)證了改進(jìn)AK-MCS法在船舶板架極限強(qiáng)度可靠性研究中的適用性和高效性。[結(jié)論]使用改進(jìn)AK-MCS法研究船舶板架極限強(qiáng)度的可靠性,可評(píng)估船舶實(shí)際航行中局部結(jié)構(gòu)尤其局部較危險(xiǎn)結(jié)構(gòu)的失效概率。

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【部分圖文】：

圖1改進(jìn)AK-MCS方法流程圖

在實(shí)際工程應(yīng)用中，訓(xùn)練集中樣本點(diǎn)的響應(yīng)值往往需要通過(guò)耗時(shí)的有限元計(jì)算得到，訓(xùn)練集過(guò)大意味著計(jì)算成本巨大。而本文方法致力于以最少的樣本點(diǎn)建立具有足夠精度的Kriging模型，從而盡可能減少調(diào)用有限元模型的次數(shù)，縮減計(jì)算成本。1.7算例展示

圖2非線性振蕩器

為驗(yàn)證本文提出的改進(jìn)AK-MCS方法的有效性和適用性，引用了文獻(xiàn)[8]的一個(gè)非線性振蕩器數(shù)學(xué)算例，其物理模型如圖2(a）所示。采用不同可靠性方法計(jì)算對(duì)比。該振蕩系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，如圖2所示。該模型的功能函數(shù)為[8]

圖3加筋板幾何示意圖

由縱骨和橫梁組成的板架結(jié)構(gòu)是船舶結(jié)構(gòu)的主要組成部分，因此有必要校核船舶板架的極限強(qiáng)度。在求解船舶板架的極限強(qiáng)度時(shí)，材料特性、板厚及載荷等都具有一定的隨機(jī)性，會(huì)對(duì)船體板架極限承載能力的計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生影響，因此需要對(duì)船舶板架結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度可靠性進(jìn)行研究。本文將基于改進(jìn)的AK-MCS方法對(duì)....

圖4加筋板有限元模型以及焊接初始變形（比例因子為50)

該計(jì)算模型選用了縱向雙跨距的1/2+1+1/2單根加筋板模型，如圖4所示。本模型同時(shí)考慮了幾何尺寸與外載荷的不確定性，加筋板模型參數(shù)如表3所示。圖5為尺寸取設(shè)計(jì)值時(shí)加筋板在極限狀態(tài)下的有限元計(jì)算結(jié)果。

本文編號(hào)：3952325