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无人艇的有限元参数化建模与变截面优化方法研究
| 论文题名： | 无人艇的有限元参数化建模与变截面优化方法研究 |
| 关键词： | 无人艇;有限元参数化建模;截面优化;力学性能;滑行艇;玻璃钢;艇体结构;水面战斗舰艇;强度;近似计算公式;多岛遗传算法;有限元模型;含量和分布;重量;增强材料;约束条件;有限元法;优化软件;优化分析;优化方法 |
| 摘要： | 无人艇作为新一代的水面战斗舰艇，具有高速、隐身和智能等优点，目前许多国家已经应用于军事领域。无人艇一般选用滑行艇艇型，根据滑行艇的工作原理，可知艇体的重量对滑行艇的性能有很大的影响。本文是在满足艇体强度和总布置要求的前提下，寻求一种新的减轻艇重的优化方法。 本文从艇体结构的选材出发，对组成玻璃钢的增强材料和基体材料进行了基本介绍，重点分析评估了玻璃钢的力学性能，推导了主要力学性能指标的近似计算公式，并且选取了强度校核标准。 应用ANSYS的参数化语言APDL建立整艇的有限元模型，对中垂和中拱两种典型工况进行了分析求解，校核艇体的强度。集成ANSYS与iSIGWT优化软件，选取预期的目标函数、变量参数和约束条件，采用多岛遗传算法对艇体结构进行优化分析，求解出最优解。 结合优化后的模型和玻璃钢易成型的特点，引入建筑和桥梁工程中变截面梁的设计理念，为了验证方法的可行性，在理论推导的基础上应用有限元法对一根简支梁进行了验证，为更进一步的优化艇体骨材的截面形状提供了理论基础和数值分析的依据，同时以应力分布情况为依据对骨材的力学性能进行优化，即改变玻璃纤维的含量和分布，最终达到艇体重量最轻和材料利用最充分的目的。 |
| 作者： | 黄铖 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 邹劲 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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