基于响应面法的复合材料舱壁结构优化设计
作者:
作者单位:

1.华中科技大学 船舶与海洋工程学院;2.中国舰船研究设计中心

中图分类号:

U663


Optimization design of composite bulkhead structure basedon Response Surface Method
Author:
Affiliation:

1.School of Naval Architecture and Ocean Engineering,Huazhong University of Science and Technology;2.China Ship Development and Design Center

  • 摘要
  • | |
  • 访问统计
  • |
  • 参考文献 [11]
  • | | | |
  • 文章评论
    摘要:

    为减轻船舶结构重量,提高船舶的承载能力,造船企业逐渐考虑采用复合材料结构替代常规的钢制舱壁结构。为保证舱壁结构设计参数的合理性,本文提出了一种将响应面模型与遗传算法相结合的优化设计方法。采用Box-Behnken设计方法,在设计空间中抽取样本点并进行模拟,建立舱壁最大变形、最大Mises应力及质量的响应面模型。利用遗传算法对响应面模型进行优化,得到Pareto 最优解。仿真实验表明:与原先的钢制舱壁方案,优化后的质量减轻了约23%,最大变形基本与钢制舱壁方案一致。研究结果表明本文提出的方案适用于工程结构多参数优化设计。

    Abstract:

    An optimal design method combining Response Surface Model with Genetic Algorithm was proposed in the present research to ensure reliable structural parameters of bulkhead. The Box-Behnken design method was selected to determine the location of sampling points for generating the response surface, then the total mass property and maximum displacement was established in terms of the input parameters. Then the Pareto optimal solutions are obtained by using Multi-Objective Genetic Algorithm to optimize the Response Surface Model. The numerical simulation results show that the optimized total mass of the composite bulkhead is reduced by 23% compared with that of the steel bulkhead, while the maximum displacement is basically consistent with the steel bulkhead structure. Therefore, the present research provides useful insight to the structural optimization of composite bulkhead structure in engineering application.

    参考文献
    [1] 张信学,赵峰,王传荣,曾晓光,赵俊杰.绿色船舶技术发展战略研究[J].中国工程科学,2016,18(02):66-71.
    [2] 李鹏. 舱室轻量化壁板结构仿真分析方法研究[D].中国海洋大学,2014.
    [3] Eirc Greence Associates 舰船复合材料(第二版)[M]赵成壁,唐友宏译.上海:上海交通大学出版社,2013.
    [4] 吴莉莉,姚卫星.复合材料加筋板结构的二级协同优化设计方法[J].南京航空航天大学学报,2011,43(05):645-649.
    [5] Rikards R , Abramovich H , Auzins J , et al. Surrogate models for optimum design of stiffened composite shells[J]. Composite Structures, 2004, 63(2):243-251.
    [6] 罗利龙,赵美英,穆朋刚.一种改进的自适应遗传算法及其在层合板优化中的应用研究[J].机械科学与技术,2012,31(05):694-697.
    [7] 盛涛,王旭,王晓蕾,田杰,郑金华,潘利剑.基于响应面法优化蜂窝夹层结构件制备工艺[J].高科技纤维与应用,2019,44(01):43-52.
    [8] 李烁,徐元铭,张俊.复合材料加筋结构的神经网络响应面优化设计[J].机械工程学报,2006(11):115-119.
    [9] 郭占一. 一体化复合材料上层建筑力学性能及其连接结构设计研究[D].哈尔滨工程大学,2016.
    [10] 何为,薛卫东,唐斌. 优化试验设计方法及数据分析[M].北京:化学工业出版社,2014.
    [11] 张崎. 基于Kriging方法的结构可靠性分析及优化设计[D].大连理工大学,2005.
    相似文献
    引证文献
    网友评论
    网友评论
    分享到微博
    发 布
引用本文
分享
文章指标
  • 点击次数:
  • 下载次数:
  • HTML阅读次数:
  • 引用次数:
历史
  • 收稿日期:2020-01-10
  • 最后修改日期:2020-02-28
  • 录用日期:2020-02-28
文章二维码