基于神经网络与遗传算法的潜艇舱壁结构优化

建立了某潜艇端部耐压平面舱壁结构优化设计的数学模型,以舱壁上加强桁(筋)结构的剖面尺寸为设计变量,结构强度、稳定性、工艺性要求为约束条件,以加强桁(筋)结构总体积为目标函数,用人工神经网络方法代替结构的有限元分析,结合遗传算法完成了舱壁的结构优化设计。在为网络生成学习样本时,自行设计了正交表,解决了因为设计变量多,无法选取合适正交表而随机取样的问题。数值仿真结果表明,优化设计方案质量较原始初步设计方案减少了18.3%。

平台支撑的潜艇内部平面舱壁极限强度的模型试验研究

为了研究平台支撑的潜艇内部平面舱壁极限强度,根据实艇舱壁结构,按1:2的缩尺比设计制作了一个舱壁模型,采用内压试验方法进行了模型极限承载能力的试验。利用国际通用的大型非线性有限元分析软件MSC/MARC,对舱壁模型进行了几何/材料的双重非线性的有限元分析,试验值与有限元分析计算值吻合良好。通过对模型试验结果的分析,得出了一些对指导潜艇平面舱壁结构设计有实用价值的结论。

潜艇内部平面舱壁极限承载能力分析

通过对潜艇内部平面舱壁结构在破舱工况下的双重非线性有限元计算,以梁的塑性铰机构理论为基础,揭示了舱壁水平大梁的塑性破坏机理—水平横梁形成四塑性铰极限机构,最终确定其极限承载能力。同时,对舱壁水平大梁抽象出的简单梁进行了极限承载能力的分析,并与舱壁水平大梁进行比较,提出了舱壁水平大梁形成的极限机构不同于简单梁极限机构—三塑性铰机构的原因。

潜艇内部平面舱壁设计研究

对国内潜艇内部平面舱壁的设计现状进行了分析研究,补充与完善了水平大梁与垂直梁肘板处的弯矩与剪力的公式。采用优化设计方法完成了对舱壁板、水平大梁、水平大梁肘板、垂直梁、垂直梁肘板的全部设计计算,使内部舱壁的设计更合理、更科学。对舱壁板厚度的设置提出了控制条件,分析了舱壁板厚度、水平大梁腹板厚度、垂直梁腹板厚度、垂直梁间距对舱壁总重的影响。

基于遗传算法的潜艇首端耐压平面舱壁构架分级优化研究

探讨了潜艇首端耐压平面舱壁的结构优化设计,针对舱壁结构复杂、设计变量多、取值离散规格化等难点,确定两级优化方案,即先后分别对舱壁内部主构架和肘板进行优化,采用遗传算法作为优化方法,并利用ANSYS程序对舱壁结构进行受力分析。对遗传算法进行了改进,并在此基础上用MATLAB语言编程实现遗传算法操作,同时编程与ANSYS结合起来,完成结构优化设计。经过迭代优化,得到一个优化方案,优化部分的结构重量较初始方案降低了18.39%。

潜艇内部平台对舱壁支持作用的对比试验

为了研究平台对舱壁的支撑作用,针对以内部平台取代水平桁作为一级支持构件的潜艇平面舱壁结构形式,设计制作了两个平台强度不一样的舱段模型。然后,分别对两个模型进行静水压力试验,测量了其应力和承载能力。模型试验结果表明,平台的使用使舱壁的承载能力明显提高,且平台越强对舱壁的支持作用越大。平台结构的改变主要影响舱壁上垂向加强材上的应力水平,舱壁的破坏是由于平台受压失稳后失去对舱壁的支持引起的。

含新型连接型式的潜艇内部平面舱壁结构设计及模型试验验证

[目的]在潜艇内部平面舱壁设计中,目前是采取分别对舱壁板和构架进行计算的方式,缺乏评估舱壁整体结构极限承载能力的方法,且加强结构端部附近的耐压船体还有局部高应力。为此,[方法]提出一种应用于舱壁加强构架端部的新型连接结构型式,并通过模型试验验证舱壁两侧承载能力是否相同。[结果]有限元分析和试验结果表明,新型连接结构型式能有效降低局部高应力状态,无筋面破舱工况舱壁的极限承载能力比有筋面破舱工况舱壁的大。[结论]所提新型连接结构型式可应用于潜艇内部平面舱壁设计。

平台支撑的潜艇平面舱壁的极限强度分析

借助国际通用的大型非线性有限元分析软件,对潜艇内部以加强平台取代水平横桁的平面舱壁结构的极限强度进行了非线性的有限元分析。阐述了单元及网格尺度的选择和求解控制策略;求得了结构的应力、应变分布规律;以及探讨了结构极限承载能力、破坏模式、塑性破坏机理。模型试验结果表明,试验值与有限元分析计算值吻合良好。

ASME锅炉及压力容器规范在潜艇结构中的适用性分析

潜艇校核常用的是舰船通用规范,但考虑到潜艇某些结构主要承受压力载荷,可采用锅炉及压力容器规范,简称ASME规范,对潜艇的平面舱壁结构进行静强度校核。压力容器规范校核引入分析设计方法,将应力进行分类,对结构不同部位采用不同校核标准,较舰船通用规范能够更充分利用结构。压力容器规范主要适用于板壳结构,而舱壁主要为加筋板结构,所以舱壁校核使用ASME规范时还需要进行一些补充,从两类规范校核结果可以看出,补充后的ASME规范适用于潜艇舱壁结构。