结构动力学优化设计模型研究
结构动力学优化设计是船舶结构减振设计的重要方法，它克服了传统设计的诸多局限，有着非常广泛的应用前景。振级落差是工程中普遍使用的系统减振效果评价方法，测量简便，但是该评价方法无法准确描述系统振动能量传递路径。功率流方法可以直观描述系统中振动能量分布和衰减规律，但其测量较为困难。 基于不同减振评价指标，结构动力学优化设计可以采用不同优化模型，减振效果相差很大。本文首先讨论了板梁组合结构有限元功率流计算公式，通过有限元功率流落差和振级落差计算，讨论了两种方法的优缺点;进而研究了采用功率流落差与振级落差进行减振效果评价，以结构重量或功率流等为目标函数，考虑振级落差、功率流落差和应力等约束时各种动力学优化模型的减振效果。以浮筏减振结构为例，建立了相应结构动力学优化数学模型，并采用Kriging代理模型近似策略和多岛遗传算法进行求解。 复合材料由于具有低密度、高阻尼和良好的比强度比刚度等特性而被工程结构设计广泛采用。复合材料结构设计特点在于力学性能设计和结构设计相结合，设计变量多，影响因素更为复杂，优化设计工作显得尤为重要。本文以钢-复合材料组合基座结构为例，建立了组合结构动力学优化模型，研究表明，采用组合结构功率流优化模型能获得更佳减振效果。 立管之间由于涡激振动导致的干涉碰撞以及焊接时产生的偏心，会降低其疲劳寿命。采用名义应力法（S~N方法）对立管进行疲劳寿命计算，分别对立管进行了凹陷、偏移以及凹陷与偏移共同作用下立管疲劳寿命的研究计算。在此基础上，通过在立管结构外侧增加复合材料的方式进行修复优化设计，从而降低立管的最大应力，提高其疲劳寿命。
船舶结构动力学;优化设计;振级落差;组合基座;立管偏心
上海交通大学
硕士
船舶与海洋结构物设计制造
杨德庆
2011
中文
U661.4
106
2015-09-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）