原文传递
基于遗传粒子群算法的长江水系多用途船中剖面结构优化研究
| 论文题名： | 基于遗传粒子群算法的长江水系多用途船中剖面结构优化研究 |
| 关键词： | 多用途货船;结构优化;遗传算法;粒子群算法 |
| 摘要： | 长江干线贯穿中国七省二市，长江航运承担了沿江流域的主要大宗性货物的运输，长江航运的发展对长江经济带的建设和发展起到重要的促进作用，长江黄金水道的绿色发展是长江航运可持续发展的重要支撑。降低船舶对流域环境的影响，以更少的燃料消耗运输更多的货物，是长江航运绿色发展进程中对船舶的基本要求。因此，运用优材减重等结构优化技术对长江水系标准船型进行结构优化设计，将绿色基因引入到船舶结构中，使得船舶结构产品达到节能、减材、安全的设计目标，这是长江水系船舶结构设计势在必行的关键技术之一。 多用途船作为长江干线上的三大主力船型之一，针对其标准船型的船体结构进行结构优化具有重要的工程应用意义。本文选取一艘长江水系货-37(Ⅰ)多用途船作为研究对象，结合本船的结构特点，为了降低多用船货舱段结构的重量，通过对船舶结构优化基本理论分析，选取了本船货舱段的中剖面结构进行尺寸优化。为了提高优化算法对结构优化的求解性能，本文将具有局搜索性能的遗传算法和快速收敛性能的粒子群算法相结合，然后将改进后遗传粒子群算法和双种群遗传粒子群算法应用到多用途船的结构优化中，最后基于Patran&Nastran建立有限元模型进行强度计算，校核优化后船体结构的强度，验证优化结果的有效性。本文的主要研究内容如下: (1)基于遗传算法和粒子群算法的基本理论及其特点，结合混合算法和多种群的改进策略，提出具有较好寻优性能的遗传粒子群混合算法和双种群遗传粒子群混合算法; (2)建立长江水系货-37(Ⅰ)多用途船中剖面结构尺寸优化的数学模型，以单位长度货舱段的重量最轻作为优化目标，选取中剖面上纵向骨材的剖面积和板厚作为设计变量，结合《钢制内河船舶建造规范》建立优化模型的约束条件，然后分别将遗传算法、遗传粒子群算法、双种群遗传粒子群算法进行结构优化，三种优化算法分别使目标函数下降了5.11％、5.90％和6.70％，通过对三种算法的优化结果分析得出，双种群遗传粒子群算法在船舶结构优化问题的求解过程取得较好的优化结果较快的收敛速度，遗传粒子群算法次之; (3)运用MSC.PATRAN和MSC.NASTRAN有限元软件，根据相关规范，对多用途船整个货舱段优化前及采用双种群遗传粒子群算法优化后的舱段强度进行计算校核，计算结果表明，优化后的货舱段结构强度满足规范要求，说明了双种群遗传粒子群算法对求解船舶结构优化问题的适应性和有效性。 |
| 作者： | 何瑞峰 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 杨敬东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
