發(fā)布時間：2023-04-02 02:16

　　隨著現(xiàn)代艦船的“輕量化”理念不斷深入和建造成本急速上漲,對船舶與海洋工程結構的優(yōu)化設計需求也逐漸增大。加筋板是船艦最基本的結構形式,在設計空間內(nèi)靈活多變,且承載性能優(yōu)越,與艦船的結構強度、減振降噪和穩(wěn)定性能緊密聯(lián)系,對艦船整體的優(yōu)化產(chǎn)生顯著的性能影響和經(jīng)濟效益。因此,對加筋結構進行優(yōu)化具有重要價值。本文以大變異遺傳算法為基礎,以滿足實際工程結構的應用規(guī)范、成本需求和性能指標為前提,對加筋結構進行動力優(yōu)化。首先,對基本遺傳算法進行了學習和探討,并在其基本理論的基礎上對大變異算子的操作進行實現(xiàn),通過對兩個經(jīng)典函數(shù)Rastrigrin和Shubert進行測試對比,驗證了大變異遺傳算法的可行性和搜索能力。然后,對結構有限元分析和優(yōu)化設計的基本理論進行了討論,同時對ANSYS的編程語言和結構優(yōu)化模塊進行了簡要的概括。以MATLAB編寫的優(yōu)化算法為主程序調(diào)用Batch進行數(shù)據(jù)傳遞,實現(xiàn)優(yōu)化程序的自動化。并以十桿平面桁架優(yōu)化為例,驗證了聯(lián)合優(yōu)化模式比ANSYS自帶優(yōu)化模塊優(yōu)化效果更佳。接下來,利用該優(yōu)化模式,針對靜定多跨梁和縱骨架式船底加筋板的設計特點,以結構的幾何尺寸參數(shù)、骨材型號和位置為設計變量...

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外結構優(yōu)化研究進展
        1.2.1 結構靜力優(yōu)化研究進展
        1.2.2 結構動力優(yōu)化研究進展
    1.3 國內(nèi)外結構優(yōu)化算法發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.1 準則法和數(shù)學歸納法
        1.3.2 啟發(fā)式算法
    1.4 本文主要工作
2 遺傳算法及其改良研究
    2.1 遺傳算法描述
        2.1.1 遺傳算法的基本思想
        2.1.2 遺傳算法的優(yōu)缺點
        2.1.3 遺傳算法的用語
    2.2 基本遺傳算法的理論基礎
        2.2.1 模式定理
        2.2.2 積木塊
    2.3 遺傳算法的技術實現(xiàn)
        2.3.1 編碼方法
        2.3.2 設置初始種群
        2.3.3 適應度函數(shù)
        2.3.4 選擇算子
        2.3.5 交叉算子
        2.3.6 變異算子
        2.3.7 控制參數(shù)的設定
        2.3.8 終止條件的設定
    2.4 遺傳算法的改良
        2.4.1 大變異遺傳算法
        2.4.2 約束條件的處理
    2.5 算例測試
    2.6 小結
3 有限元理論和結構優(yōu)化設計
    3.1 有限元的基本理論
        3.1.1 彈性力學基本概述
    3.2 結構優(yōu)化設計的數(shù)學模型
        3.2.1 設計變量的選定
        3.2.2 約束條件的設置
        3.2.3 目標函數(shù)的設置
    3.3 ANSYS結構優(yōu)化設計
        3.3.1 APDL語言與批處理模式
        3.3.2 ANSYS優(yōu)化模塊簡介
    3.4 基于MATLAB與 ANSYS協(xié)同的算法優(yōu)化實現(xiàn)
    3.5 算例驗證
    3.6 小結
4 板梁結構的強度和頻率禁區(qū)優(yōu)化
    4.1 靜定多跨梁的結構參數(shù)優(yōu)化
        4.1.1 靜定多跨梁的結構參數(shù)
        4.1.2 靜定多跨梁的靜力優(yōu)化
        4.1.3 靜定多跨梁的頻率優(yōu)化
        4.1.4 靜定多跨梁的靜力和頻率組合優(yōu)化
    4.2 縱骨架式加筋板的結構參數(shù)優(yōu)化
        4.2.1 加筋板的結構參數(shù)
        4.2.2 基于頻率的加筋板質量優(yōu)化
        4.2.3 基于靜力的加筋板架頻率優(yōu)化
    4.4 小結
5 框架式加筋浮筏結構優(yōu)化
    5.1 振動功率流的計算
        5.1.1 振動功率流的定義
        5.1.2 振動性能的評價指標
    5.2 框架式加筋浮筏系統(tǒng)優(yōu)化設計
        5.2.1 加筋浮筏隔振系統(tǒng)的有限元建模
        5.2.2 加筋浮筏隔振性能分析
        5.2.3 加筋浮筏結構參數(shù)對隔振性能的影響
    5.3 框架式加筋浮筏系統(tǒng)優(yōu)化設計
        5.3.1 框架式加筋浮筏系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化
        5.3.2 浮筏優(yōu)化的數(shù)學模型
        5.3.3 浮筏優(yōu)化結果
    5.4 小結
6 總結與展望
    6.1 全文總結
    6.2 工作展望
參考文獻
附錄 A 遺傳算法程序代碼
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝



本文編號：3778329