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考虑动态响应特性的全船结构多目标优化研究

何勇

  目前,船体结构优化问题大多局限于中横剖面以及舱口盖、刚架、板架和舱壁等局部结构,且往往处理为在静强度约束(和频率约束)下最小化结构重量的单目标优化问题。然而,随着主机功率的增大和高强度钢的广泛使用,船体结构变得更加容易发生有害振动,因此在船体结构优化时还需考虑其动态响应特性。本文以一艘自航绞吸挖泥船为研究对象,研究以动态响应特性和全船结构质量为目标函数的多目标优化问题。具体说来,主要探讨了如下问题: (1)分析模型的选择。全船结构动态响应特性计算涉及频率响应分析,而频率响应分析比较耗时,因此选择合适的分析模型以提高优化效率是考虑动态响应特性的全船结构优化必须解决的首要问题。本文提出的将三维有限元模型在数据库内部无缝地转换为混合有限元模型的方法成功地解决了计算效率的问题。 (2)尾部结构振动响应预报。在概述计算螺旋桨激振力的经验公式的基础上,选取霍尔顿法作为本文估算螺旋桨脉动压力的方法,并重点研究了如何将脉动压力以空间场的形式施加到船体表面。 (3)建立优化模型,据此在Isight 5.0软件里搭建优化平台。充分探讨了修改构件尺寸、提取结构质量和加速度响应极值的方法,并深入挖掘了提高优化效率的措施。 (4)求解所建立的多目标优化模型,并对求解结果进行分析比较,确定最优结构。本文选取直接解法中的NSGA-II、AMGA和NCGA算法以及间接解法中的主要目标法和线性加权和法求解所建立的多目标优化模型,并对各种优化方法的优化效果进行了分析比较。……   
[关键词]:动态响应特性;全船结构;多目标优化;Isight;直接解法;间接解法;优化效率
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:上海交通大学2012年