船舶板架結(jié)構(gòu)動力優(yōu)化設(shè)計方法研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)動力優(yōu)化設(shè)計是當前工程結(jié)構(gòu)設(shè)計研究領(lǐng)域中的前沿性課題之一，是諸多學科相互交叉、有機結(jié)合的產(chǎn)物，開展對它的研究具有著重要的理論意義與實用價值。對船舶板架結(jié)構(gòu)進行動力優(yōu)化設(shè)計，可以改善結(jié)構(gòu)和相關(guān)設(shè)備在外載荷作用下的動態(tài)特性，減小結(jié)構(gòu)振動，降低結(jié)構(gòu)上的動位移與動應(yīng)力，避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生失效破壞，確保它們能夠安全可靠地工作。
　　本文以船舶板架結(jié)構(gòu)為研究對象，考慮多種優(yōu)化約束條件和實際工程需要，對其進行了動力特性優(yōu)化與動力響應(yīng)優(yōu)化。另外，針

2、對在船舶結(jié)構(gòu)上應(yīng)用越來越廣泛的金屬夾層結(jié)構(gòu)，提出了一種新的強度分析理論研究方法，在此基礎(chǔ)上，對波紋夾層板架結(jié)構(gòu)進行了有效的動力優(yōu)化設(shè)計。主要研究工作包括：
　?。?）在船舶板架結(jié)構(gòu)動力特性優(yōu)化中，提出了將板架結(jié)構(gòu)布局參數(shù)轉(zhuǎn)化成子結(jié)構(gòu)的長度參數(shù)的結(jié)構(gòu)布局轉(zhuǎn)化新方法，該方法具有較好的通用性，可以有效地計算結(jié)構(gòu)固有頻率對相關(guān)結(jié)構(gòu)布局參數(shù)的靈敏度，并在優(yōu)化迭代過程中引入了結(jié)構(gòu)重分析算法以降低靈敏度分析的計算量。通過應(yīng)用改進的共軛梯度優(yōu)化算

3、法，在板架結(jié)構(gòu)動力優(yōu)化中直接求出了滿足相應(yīng)約束條件的離散最優(yōu)解。
　?。?）提出了一種基于板架動力剛度法與離散方案庫的船舶板架結(jié)構(gòu)減振優(yōu)化設(shè)計方法。通過將板架動力剛度法與等效靜力算法相融合，能夠快速計算出帶有機械隔振裝置的板架結(jié)構(gòu)在動載荷作用下的動應(yīng)力分布。建立了滿足構(gòu)件剖面尺寸搭配關(guān)系要求的構(gòu)件尺寸離散方案庫，可以在優(yōu)化中直接得到滿足實際工程需要的結(jié)構(gòu)參數(shù)離散值。
　?。?）針對金屬夾層結(jié)構(gòu)，提出了一種基于整體位移場與局部

4、位移場疊加的夾層板結(jié)構(gòu)理論分析新方法，可以在考慮結(jié)構(gòu)幾何特征的前提下以較高的精度和計算效率對夾層板結(jié)構(gòu)的強度、總體穩(wěn)定性與自由振動特性進行計算分析。計算實例表明：本文方法能夠?qū)Y(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布作出有效預(yù)測，避免了繁瑣的有限元建模與分析，大大提高了運算效率，為對結(jié)構(gòu)進行動力優(yōu)化設(shè)計打下了良好基礎(chǔ)。
　?。?）對波紋夾層板架結(jié)構(gòu)的強度、總體穩(wěn)定性與自由振動特性進行了分析研究，另外，使用序列二次規(guī)劃算法對波紋夾層板架結(jié)構(gòu)進行了動力特性優(yōu)化