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船体结构多目标与多学科优化设计研究
| 论文题名： | 船体结构多目标与多学科优化设计研究 |
| 关键词： | 船体结构;多目标优化;并行计算;艉部结构;多学科优化 |
| 摘要： | 船体结构设计优化是一个涉及多学科且各学科高度关联、相互影响的复杂工程，然而目前的船体结构优化基本上是单学科优化设计模式。论文以船体艉部结构为研究对象，对设计变量选择、多目标优化、多学科优化和计算环境等关键技术进行了研究。主要研究工作如下： (1)对多目标优化、多学科优化理论的研究进行了综合评述。 (2)建立了船体艉部结构有限元模型。探讨了主模态及动力响应值的提取等动力分析过程中的关键技术。并在满载和压载工况下，对模型进行了实特征值、有阻尼瞬态响应计算与分析。 (3)基于灵敏度分析，提出了多学科设计环境下设计变量的选择方法。研究了静、动力响应灵敏度的计算方法，并计算了质量、应力、位移、固有频率、速度和加速度对设计变量的灵敏度系数。 (4)基于工艺可行性分析，建立了船体结构动力学优化的通用模型，并提出了相应的设计流程。在多种工况下，对船体艉部结构进行了动力特性和动力响应优化分析。 (5)基于精英策略的非支配排序遗传算法，建立了用于求解工程结构多目标优化问题的计算模型，并提出了相应的设计流程。 (6)对协同优化算法进行了改进，建立了用于求解工程结构静、动态多目标优化问题的多目标协同优化算法，并提出模块组合式的多目标协同优化架构。 (7)使用多个算例对多目标优化算法和多目标协同优化算法进行了验证分析。然后在压载工况下，对船体艉部结构进行了多目标优化设计，并进行了满载工况下强度校核。 (8)阐述了并行计算的关键技术，搭建了一个简单的高性能网络计算机群，并给出了相应的硬件配置和软件环境。 (9)针对舰船结构设计特点，搭建了基于网络并行计算的舰船多学科协同设计优化系统，并详细描述了系统设计的要求、原则、网络结构、共享性、系统架构、模块功能和工作机制。 |
| 作者： | 黄海燕 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 王德禹 |
| 授予学位： | 博士后 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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