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(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計需求也逐漸增大。加筋板是船艦最基本的結(jié)構(gòu)形式,在設(shè)計空間內(nèi)靈活多變,且承載性能優(yōu)越,與艦船的結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(jì)效益。因此,對加筋結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化具有重要價值。本文以大變異遺傳算法為基礎(chǔ),以滿足實際工程結(jié)構(gòu)的應(yīng)用規(guī)范、成本需求和性能指標(biāo)為前提,對加筋結(jié)構(gòu)進(jìn)行動力優(yōu)化。首先,對基本遺傳算法進(jìn)行了學(xué)習(xí)和探討,并在其基本理論的基礎(chǔ)上對大變異算子的操作進(jìn)行實現(xiàn),通過對兩個經(jīng)典函數(shù)Rastrigrin和Shubert進(jìn)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(jié)構(gòu)有限元分析和優(yōu)化設(shè)計的基本理論進(jìn)行了討論,同時對ANSYS的編程語言和結(jié)構(gòu)優(yōu)化模塊進(jìn)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(jìn)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(shè)計特點,以結(jié)構(gòu)的幾何尺寸參數(shù)、骨材型號和位置為設(shè)計變量...

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)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(jié)構(gòu)優(yōu)化研究進(jìn)展
        1.2.1 結(jié)構(gòu)靜力優(yōu)化研究進(jìn)展
        1.2.2 結(jié)構(gòu)動力優(yōu)化研究進(jìn)展
    1.3 國內(nèi)外結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.1 準(zhǔn)則法和數(shù)學(xué)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(chǔ)
        2.2.1 模式定理
        2.2.2 積木塊
    2.3 遺傳算法的技術(shù)實現(xiàn)
        2.3.1 編碼方法
        2.3.2 設(shè)置初始種群
        2.3.3 適應(yīng)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(shè)定
        2.3.8 終止條件的設(shè)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(jié)
3 有限元理論和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
    3.1 有限元的基本理論
        3.1.1 彈性力學(xué)基本概述
    3.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型
        3.2.1 設(shè)計變量的選定
        3.2.2 約束條件的設(shè)置
        3.2.3 目標(biāo)函數(shù)的設(shè)置
    3.3 ANSYS結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)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(jié)
4 板梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和頻率禁區(qū)優(yōu)化
    4.1 靜定多跨梁的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化
        4.1.1 靜定多跨梁的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化
        4.2.1 加筋板的結(jié)構(gòu)參數(shù)
        4.2.2 基于頻率的加筋板質(zhì)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(jié)
5 框架式加筋浮筏結(jié)構(gòu)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(biāo)
    5.2 框架式加筋浮筏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)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(jié)構(gòu)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(shè)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(xué)模型
        5.3.3 浮筏優(yōu)化結(jié)果
    5.4 小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
附錄 A 遺傳算法程序代碼
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝



本文編號：3778329