本文關(guān)鍵詞：基于大變異遺傳算法的艦船懸臂結(jié)構(gòu)優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： 大變異遺傳算法 懸臂結(jié)構(gòu) 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(jī)、螺旋槳和波浪等各種激勵(lì)力的作用。由于在復(fù)雜激勵(lì)下運(yùn)行,艦船的結(jié)構(gòu)性能要求都比較高,不僅需要滿足強(qiáng)度和剛度的設(shè)計(jì)要求,而且需要避免有害振動(dòng)導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)壽命縮短和艦船作戰(zhàn)性能下降等影響。懸臂結(jié)構(gòu)一般用做艦船的桅桿和支撐柱等,這些結(jié)構(gòu)作用大,受力情況比較復(fù)雜,設(shè)計(jì)過程應(yīng)該充分考慮其強(qiáng)度、位移和固有頻率等力學(xué)性能。研究艦船上懸臂結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題,對提高艦船的經(jīng)濟(jì)性和作戰(zhàn)性,具有非�，F(xiàn)實(shí)的重要意義,同時(shí),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(jìn)行了有限元推導(dǎo),為編寫有限元程序和進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析奠定了基礎(chǔ)；同時(shí),本文還著重討論了應(yīng)力計(jì)算要注意的應(yīng)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(diǎn)。本文作者將結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法和結(jié)構(gòu)有限元相結(jié)合編寫了FORTRAN計(jì)算程序,本文所有的優(yōu)化數(shù)值計(jì)算都是在本文作者編寫的FORTRAN程序上實(shí)現(xiàn)的。 本文探討了有附加質(zhì)量的懸臂結(jié)構(gòu)在靜力作用下的強(qiáng)度和動(dòng)力頻率禁區(qū)的組合優(yōu)化,考慮了艦船結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn),建立的優(yōu)化模型能夠更加適合工程實(shí)際,采用的設(shè)計(jì)變量類型有連續(xù)設(shè)計(jì)變量、離散設(shè)計(jì)變量和混合設(shè)計(jì)變量。同時(shí),本文還研究了有基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)的懸臂梁力學(xué)特性,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)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(jìn)行了總結(jié),指出了本文研究中存在的不足,并提出了一些改進(jìn)方法。
【關(guān)鍵詞】：大變異遺傳算法 懸臂結(jié)構(gòu) 頻率禁區(qū) 連續(xù)變量 離散變量 混合變量
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：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(jié)構(gòu)優(yōu)化國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.2.1 結(jié)構(gòu)靜力優(yōu)化的發(fā)展現(xiàn)狀11
• 1.2.2 結(jié)構(gòu)動(dòng)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(zhǔn)則法12
• 1.3.2 數(shù)學(xué)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(jié)構(gòu)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(gòu)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(guān)系19-20
• 2.1.6 本構(gòu)關(guān)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(biāo)系與整體坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換矩陣22-23
• 2.2.2 空間梁單元的質(zhì)量陣和剛度陣23-25
• 2.3 應(yīng)力磨平25-29
• 2.4 數(shù)值算例29-33
• 2.4.1 應(yīng)力計(jì)算算例29-30
• 2.4.2 應(yīng)力磨平算例30-32
• 2.4.3 頻率計(jì)算算例32-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 3 遺傳算法34-46
• 3.1 遺傳算法的基本術(shù)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(gè)體編碼和解碼35-36
• 3.2.3 個(gè)體適應(yīng)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(jìn)42
• 3.3.1 自身改進(jìn)42
• 3.3.2 與其它算法結(jié)合42
• 3.4 數(shù)值算例42-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 4 懸臂結(jié)構(gòu)的強(qiáng)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(biāo)函數(shù)的選取46
• 4.1.2 設(shè)計(jì)變量的選取46
• 4.1.3 約束條件的選取46-47
• 4.2 懸臂結(jié)構(gòu)的首階頻率優(yōu)化47-54
• 4.2.1 連續(xù)設(shè)計(jì)變量優(yōu)化47-50
• 4.2.2 離散設(shè)計(jì)變量優(yōu)化50-52
• 4.2.3 混合設(shè)計(jì)變量的優(yōu)化問題52-54
• 4.3 懸臂結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和頻率禁區(qū)組合優(yōu)化54-63
• 4.3.1 結(jié)構(gòu)模型和參數(shù)54-55
• 4.3.2 優(yōu)化數(shù)學(xué)模型55-57
• 4.3.3 優(yōu)化算法參數(shù)57-59
• 4.3.4 優(yōu)化結(jié)果59-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 5 基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)的懸臂結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算和優(yōu)化64-83
• 5.1 基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)的懸臂結(jié)構(gòu)有限元方程推導(dǎo)64-67
• 5.2 基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)的懸臂結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算67-71
• 5.2.1 基礎(chǔ)平動(dòng)的懸臂結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算67-69
• 5.2.2 基礎(chǔ)轉(zhuǎn)動(dòng)的懸臂結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算69-71
• 5.3 基礎(chǔ)平動(dòng)作用下的懸臂結(jié)構(gòu)組合優(yōu)化71-77
• 5.3.1 結(jié)構(gòu)模型及參數(shù)71
• 5.3.2 優(yōu)化模型71-73
• 5.3.3 優(yōu)化結(jié)果73-77
• 5.4 基礎(chǔ)轉(zhuǎn)動(dòng)作用下的懸臂結(jié)構(gòu)組合優(yōu)化77-82
• 5.4.1 結(jié)構(gòu)模型及參數(shù)77
• 5.4.2 優(yōu)化模型77-79
• 5.4.3 優(yōu)化結(jié)果79-82
• 5.5 本章小結(jié)82-83
• 6 本文總結(jié)和展望83-85
• 6.1 工作總結(jié)83-84
• 6.2 工作中的不足和進(jìn)一步設(shè)想84-85
• 參考文獻(xiàn)85-88
• 附錄A 遺傳算法程序代碼88-108
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況108-109
• 致謝109-110

【參考文獻(xiàn)】

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