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基于鲁棒性的船舶结构优化设计研究
| 论文题名： | 基于鲁棒性的船舶结构优化设计研究 |
| 关键词： | 船舶结构;优化设计;鲁棒性;性能参数 |
| 摘要： | 常规优化由于不考虑设计变量的波动,这就使常规优化解处在可行域的边缘上,当设计变量发生波动后,常规优化解将会偏离可行域从而变为不可行解。鲁棒设计由于在设计之初就考虑到了变量的波动性,它对目标函数和约束函数均有鲁棒性的要求,因而鲁棒设计解较常规优化解具有更好的鲁棒性。 现代鲁棒设计方法是在田口方法的基础上发展而来的。本文主要介绍了基于容差模型法的鲁棒设计,最小灵敏度法和灵敏度分析法。容差模型法考虑到设计变量的变差会引起目标函数和约束条件的变差,要在新的可行域内找到鲁棒解,该法适用于模型线性程度不高以及变差较小的情况;最小灵敏度法和灵敏度分析法是不考虑设计变量容差的方法。 本文将理论和实际相结合,所做主要工作如下: (1)利用容差模型法对一艘8700DWT散货船中横剖面结构进行了鲁棒优化设计。以板厚为设计变量,整个中横剖面面积最小为目标函数,约束函数采用最坏情况容差进行处理。鲁棒设计结果较规范设计有更好的鲁棒性。 (2)最小灵敏度法不考虑性能参数的余度,因此本文在最小灵敏度法的基础上提出了一种最小波动法。本文所提出的最小波动法将最小灵敏度和性能参数的余度相结合,对性能参数的波动进行量化。通过对4万吨散货船进行中横剖面结构结构的鲁棒优化设计,证明本文所提出的方法较最小灵敏度法有更好的设计结果。同时本文所提出的方法也可以推广到其它的鲁棒优化设计中。 (3)在MSC.Patran环境中建立27.6m双体船全船有限元模型,通过施加边界条件和载荷,经过MSC.Nastran进行计算得出结果。对结果进行分析后,该双体船的结构需要改进。然后借助有限元技术,利用结构分析软件 MSC.Patran/Nastran求取27.6m双体船质量、板单元合成应力、梁单元应力、横向刚度以及扭转刚度对板厚的灵敏度。通过综合分析比较,得出了优化方案,并取得了较好的优化结果,说明灵敏度分析用在船舶结构优化设计可以取得较好的结果。本文也可作为其它船型灵敏度分析优化设计时的参考。 |
| 作者： | 邵伟 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计与制造 |
| 导师： | 管义锋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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