本文關鍵詞：基于大變異遺傳算法的艦船懸臂結構優(yōu)化

  更多相關文章： 大變異遺傳算法 懸臂結構 頻率禁區(qū) 連續(xù)變量 離散變量 混合變量

【摘要】：艦船的航行環(huán)境一般非常的惡劣,受到主機、螺旋槳和波浪等各種激勵力的作用。由于在復雜激勵下運行,艦船的結構性能要求都比較高,不僅需要滿足強度和剛度的設計要求,而且需要避免有害振動導致的結構壽命縮短和艦船作戰(zhàn)性能下降等影響。懸臂結構一般用做艦船的桅桿和支撐柱等,這些結構作用大,受力情況比較復雜,設計過程應該充分考慮其強度、位移和固有頻率等力學性能。研究艦船上懸臂結構的優(yōu)化設計問題,對提高艦船的經(jīng)濟性和作戰(zhàn)性,具有非�，F(xiàn)實的重要意義,同時,對船上其他問題的解決也有一定的借鑒作用。 本文對基于Timoshenko梁理論對帶剪切變形的經(jīng)典梁單元進行了有限元推導,為編寫有限元程序和進行結構分析奠定了基礎；同時,本文還著重討論了應力計算要注意的應力磨平問題。本文選用大變異遺傳算法作為解決本文優(yōu)化問題的優(yōu)化算法,大變異遺傳算法具有收斂速度快,通用性好的特點。本文作者將結構優(yōu)化算法和結構有限元相結合編寫了FORTRAN計算程序,本文所有的優(yōu)化數(shù)值計算都是在本文作者編寫的FORTRAN程序上實現(xiàn)的。 本文探討了有附加質量的懸臂結構在靜力作用下的強度和動力頻率禁區(qū)的組合優(yōu)化,考慮了艦船結構設計特點,建立的優(yōu)化模型能夠更加適合工程實際,采用的設計變量類型有連續(xù)設計變量、離散設計變量和混合設計變量。同時,本文還研究了有基礎運動的懸臂梁力學特性,并在此基礎上進行了懸臂梁的尺寸優(yōu)化。 最后,本文作者對本文的研究內(nèi)容進行了總結,指出了本文研究中存在的不足,并提出了一些改進方法。
【關鍵詞】：大變異遺傳算法 懸臂結構 頻率禁區(qū) 連續(xù)變量 離散變量 混合變量
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U674.70;TP18
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 立題意義和選題背景10-11
• 1.2 結構優(yōu)化國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.2.1 結構靜力優(yōu)化的發(fā)展現(xiàn)狀11
• 1.2.2 結構動力優(yōu)化的發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.3 優(yōu)化算法國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.3.1 準則法12
• 1.3.2 數(shù)學規(guī)劃法12-13
• 1.3.3 智能算法13
• 1.3.4 靈敏度分析13-14
• 1.3.5 代理模型14
• 1.4 本文主要工作14-16
• 2 懸臂結構的有限元分析16-34
• 2.1 帶剪切的經(jīng)典梁單元有限元列式16-22
• 2.1.1 Timoshenko梁彎曲理論16-17
• 2.1.2 單元的構造17-18
• 2.1.3 位移場18-19
• 2.1.4 梁單元的位移插值模式和形函數(shù)19
• 2.1.5 幾何關系19-20
• 2.1.6 本構關系20
• 2.1.7 有限元方程20-21
• 2.1.8 方程合并21-22
• 2.2 空間梁單元22-25
• 2.2.1 局部坐標系與整體坐標系間的轉換矩陣22-23
• 2.2.2 空間梁單元的質量陣和剛度陣23-25
• 2.3 應力磨平25-29
• 2.4 數(shù)值算例29-33
• 2.4.1 應力計算算例29-30
• 2.4.2 應力磨平算例30-32
• 2.4.3 頻率計算算例32-33
• 2.5 本章小結33-34
• 3 遺傳算法34-46
• 3.1 遺傳算法的基本術語34
• 3.2 遺傳算法的分析過程34-42
• 3.2.1 初始種群34-35
• 3.2.2 個體編碼和解碼35-36
• 3.2.3 個體適應度36-37
• 3.2.4 選擇37
• 3.2.5 交叉37-38
• 3.2.6 變異38-39
• 3.2.7 最優(yōu)保存策略39
• 3.2.8 終止條件39-40
• 3.2.9 約束條件的處理40-42
• 3.3 遺傳算法的改進42
• 3.3.1 自身改進42
• 3.3.2 與其它算法結合42
• 3.4 數(shù)值算例42-45
• 3.5 本章小結45-46
• 4 懸臂結構的強度和頻率禁區(qū)優(yōu)化46-64
• 4.1 優(yōu)化模型的建立46-47
• 4.1.1 目標函數(shù)的選取46
• 4.1.2 設計變量的選取46
• 4.1.3 約束條件的選取46-47
• 4.2 懸臂結構的首階頻率優(yōu)化47-54
• 4.2.1 連續(xù)設計變量優(yōu)化47-50
• 4.2.2 離散設計變量優(yōu)化50-52
• 4.2.3 混合設計變量的優(yōu)化問題52-54
• 4.3 懸臂結構強度和頻率禁區(qū)組合優(yōu)化54-63
• 4.3.1 結構模型和參數(shù)54-55
• 4.3.2 優(yōu)化數(shù)學模型55-57
• 4.3.3 優(yōu)化算法參數(shù)57-59
• 4.3.4 優(yōu)化結果59-63
• 4.4 本章小結63-64
• 5 基礎運動的懸臂結構動力響應計算和優(yōu)化64-83
• 5.1 基礎運動的懸臂結構有限元方程推導64-67
• 5.2 基礎運動的懸臂結構動力響應計算67-71
• 5.2.1 基礎平動的懸臂結構動力響應計算67-69
• 5.2.2 基礎轉動的懸臂結構動力響應計算69-71
• 5.3 基礎平動作用下的懸臂結構組合優(yōu)化71-77
• 5.3.1 結構模型及參數(shù)71
• 5.3.2 優(yōu)化模型71-73
• 5.3.3 優(yōu)化結果73-77
• 5.4 基礎轉動作用下的懸臂結構組合優(yōu)化77-82
• 5.4.1 結構模型及參數(shù)77
• 5.4.2 優(yōu)化模型77-79
• 5.4.3 優(yōu)化結果79-82
• 5.5 本章小結82-83
• 6 本文總結和展望83-85
• 6.1 工作總結83-84
• 6.2 工作中的不足和進一步設想84-85
• 參考文獻85-88
• 附錄A 遺傳算法程序代碼88-108
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況108-109
• 致謝109-110

【參考文獻】

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本文編號：936969