競(jìng)賽帆船龍骨盒結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、龍骨盒是競(jìng)賽帆船特有的結(jié)構(gòu)，屬于帆船主要受力構(gòu)件之一，其功能是維持壓載龍骨豎直升降，實(shí)際使用中易損，提高龍骨盒強(qiáng)度是企業(yè)和艇主亟須解決的問(wèn)題。本文結(jié)合損壞龍骨盒實(shí)際案例，通過(guò)有限元技術(shù)進(jìn)行競(jìng)賽帆船龍骨盒結(jié)構(gòu)參數(shù)化優(yōu)化設(shè)計(jì)，論文主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　1)競(jìng)賽帆船龍骨盒有限元分析，計(jì)算龍骨盒結(jié)構(gòu)變形和應(yīng)力。結(jié)合實(shí)際帆船基本參數(shù)、技術(shù)圖紙建立帆船有限元模型。通過(guò)頻域分析得到帆船濕表面積水動(dòng)壓力與運(yùn)動(dòng)幅值響應(yīng)（RAO），確定帆船航行時(shí)運(yùn)

2、動(dòng)幅值最大的浪向角；將水動(dòng)壓力和時(shí)域分析所得帆船重心加速度轉(zhuǎn)化為有限元分析的載荷輸入，計(jì)算顯示龍骨盒帽型材與桅桿作用區(qū)域出現(xiàn)應(yīng)力集中，應(yīng)力極值為48.78MPa，應(yīng)力分布與實(shí)際出現(xiàn)損壞區(qū)域一致，基于結(jié)構(gòu)響應(yīng)構(gòu)建龍骨盒優(yōu)化模型。
　　2)基于響應(yīng)面法的龍骨盒結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。結(jié)合龍骨盒有限元分析結(jié)果和實(shí)際損壞區(qū)域提出基于響應(yīng)面法的龍骨盒形狀、尺寸優(yōu)化。選取龍骨盒帽型材頂板和腹板為形狀變量，鋪層厚度為尺寸變量，建立以龍骨盒應(yīng)變能密度為目標(biāo)

3、函數(shù)、龍骨盒結(jié)構(gòu)形變與應(yīng)力為約束條件的優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法(DOE)篩選設(shè)計(jì)變量并建立擬合響應(yīng)面所需的樣本數(shù)據(jù)點(diǎn)，建立響應(yīng)面近似模型減少有限元的計(jì)算次數(shù)。經(jīng)計(jì)算，優(yōu)化后降低了75.92％的龍骨盒應(yīng)變能，降低23.6%的最大應(yīng)力，提升了龍骨盒結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
　　3)基于遺傳算法的玻璃鋼層合板鋪層順序優(yōu)化。根據(jù)規(guī)范指南與分區(qū)域方法劃分龍骨盒區(qū)域，以鋪層排列順序?yàn)樵O(shè)計(jì)變量，編寫有限元與遺傳算法程序。采用Tsai-Wu強(qiáng)度準(zhǔn)則作為遺傳算