基于拓扑优化方法的舱体筋板设计

耐压舱体是水下系统不可或缺的一部分,既要承载内部设备,又要承受外部压力,其强度至关重要。当舱体的加强筋板并非环肋时,筋板的设计只能凭设计师的经验完成,再进行仿真验证,这大幅增加了研发成本。采用基于SIMP插值的变密度拓扑优化方法,求解了耐压舱体在外压作用下的传力路径,并以此为依据优化了舱壁上加强筋的布置。经计算,优化后的舱体模型最大应力减小到了材料的许用范围内,并且变形量大幅减小,说明该拓扑优化方法在筋板设计上具有一定的指导意义。     

磁性目标跟踪的多模型自适应滤波方法

针对非协作磁性目标定位中初始条件难以确定的问题,提出一种基于静态多模型滤波思想的自适应跟踪方法。 首先对磁场观测模型进行分析,设计了一种磁性目标初始参数估算方法,通过该方法得到不同假设条件下的磁性目标状态初值及其误差矩阵,在此基础上起始多个扩展卡尔曼滤波器(Extended Kalman Filter, EKF) 进行求解,根据各个滤波器的求解结果利用最大似然准则选取最佳解作为当前时刻估计结果。 通过仿真实验验证了方法的有效性,结果表明,方法可在目标源及位置等先验信息完全未知条件下准确估计出真实目标状态,对磁性目标实际应用具有参考价值。     

AUV总体概念设计中的多学科和多目标优化研究

针对水下自主式航行器(AUV)在总体概念设计阶段的多学科和多目标优化问题进行了研究。基于MDO的概念将AUV的设计要求分解为系统控制层和5个子系统,考虑了有效负载长度和总质量两个目标函数。采用多学科可行解方法(MDF)和多目标遗传算法(MOGA)给出了多学科的Pareto最优解,并且和经典的多目标方法进了比较。     

考虑晃荡效应的独立B型LNG液舱结构多目标优化

独立B型LNG液舱内部设置舱壁板材及多种桁材,有效缓解了液舱晃荡效应。针对晃荡载荷下的独立B型LNG液舱结构多目标优化,利用规范中的公式计算晃荡载荷,并引入液舱晃荡系数,以期综合反映液舱内部构件对晃荡特性的影响,在此基础上进一步建立以液舱结构重量和液舱晃荡系数为目标的多目标优化模型,采用多目标遗传算法(NCGA),计算得到改进的独立B型LNG液舱结构设计方案。     

基于拓扑优化方法的船体支柱布局优化设计

船体支柱的布局影响到船舶功能性舱室的布置及相应的结构设计,而目前支柱布局多依赖母型船或者工程师设计经验,缺少基于数学优化的技术支撑。变密度的拓扑优化方法可将属于离散变量优化的支柱布局问题转化为连续变量优化问题。通过悬臂梁—支柱结构的算例,验证了该方法用于解决支柱布局优化问题的可行性。针对某型VLCC的支柱—大跨度甲板结构的支柱布局优化问题,根据布置限制条件设定了支柱优化设计域,选择了两种不同的优化目标函数进行支柱的布局优化设计,最后对优化结果进行了对比分析。结果表明,本方法具有较好的可行性,无需过多设计经验即可优化得到结构性能较好的支柱布局方案,可为此类的支柱布局优化设计提供技术支撑。     

海洋工程结构的多目标模糊优化设计

本文从模糊综合评判的角度出发，研究了海洋工程结构的多目标优化设计方法。运用模糊层次分析法来确定各追逐目标的重要性因子；通过模糊变换求得方案的模糊评判；并用理想评判集的模糊识别法确定设计方案的优劣。从而进行结构的优化设计。文章还给出了海洋平台桩腿结构的模糊优化设计实例。     

基于遗传算法的缓波型立管多目标集成优化

缓波型立管由于设计参数较多且优化目标之间相互影响,设计结果具有很大的不确定性。随着代理模型和智能优化算法的发展,针对缓波型立管的优化可以提出更好的解决方案。以提高力学性能和经济效益为优化目标,采用基于Kriging插值模型和NSGA-II算法的多目标优化策略,对考虑顶部浮体影响的深水缓波型立管进行动力响应分析,并开展线型—截面双目标优化集成设计和线型—浮筒三目标优化集成设计。将处于不同几何尺度的设计变量进行集成,旨在各目标存在相互竞争的情况下,与截面、浮筒设计形成有效互动以提高线型设计的总体性能。结果表明,Pareto最优解集可提供多个选择方案,以满足工程实际需要。将所选最优方案与初始设计进行对比,并以疲劳性能和成本估算作为优化的校核指标,取得了理想的优化效果。     

基于多目标遗传算法的潮流能水轮机专用翼型优化设计

根据潮流能水轮机的工作条件与技术要求,开发新型潮流能水轮机叶片专用翼型。建立多目标优化模型,采用遗传算法进行寻优求解,得到最大相对厚度范围为12.6%～38.8%的五种新翼型,构成潮流能水轮机叶片专用翼型族系列。开发了水平轴潮流能水轮机设计软件,搭建潮流能水轮机叶片翼型数据库,通过在潮流能水轮机设计软件中调用叶片翼型数据,为潮流能水轮机叶片设计提供方便。     

设计相关动载荷作用下的水下耐压结构拓扑优化

常规耐压结构拓扑优化设计研究主要集中于静水压条件下的设计相关载荷拓扑优化理论及方法。但是,在深海环境下,耐压结构可能面临内爆所产生的冲击载荷,其载荷呈现高频率的周期性变化。为研究载荷变化对耐压结构优化设计的影响,在BILE模型的基础上,结合修正的SIMP插值模型,开展不同频率、设计相关动载荷作用下的水下耐压结构拓扑优化理论及方法研究。设计相关动载荷的难点在于不仅载荷的作用位置和方向在优化过程中发生变化,且其大小也随优化过程进行而发生变化,这是与常规设计相关静载荷本质的不同。通过经典的拱形结构优化算例验证BILE模型在动力学拓扑优化中的可行性,进而研究设计相关动载荷作用下的水下耐压结构的最佳拓扑形式。研究表明,在低频时,圆环型耐压结构无明显变化,但多球交接耐压结构在交接处会出现明显材料聚集;高频时,两者均发生明显变化,得到耐压结构新形式。关于设计相关动载荷作用下的水下耐压结构拓扑优化研究,将对新型水下耐压结构的探索具有一定的工程应用价值。     

面向海上目标搜索任务的多无人机协同航路优化

提出了一种面向多无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)协同搜索海上目标任务的航路优化方法。首先,分析多无人机协同航路优化问题的基本要素模型。然后,在对各UAV独立维护的目标概率图信息进行探测更新的基础上,采用状态预测一致性算法实现目标概率图信息的快速融合。最后,同时考虑局部搜索收益与未来搜索收益,采用分布式模型预测控制(distributed model predictive control,DMPC)方法优化各UAV的搜索航路。仿真结果表明,本研究提出的方法具有较高的搜索效率,可有效应用于海上目标的快速搜索任务,具有重要的应用价值。     

海洋平台结构形状与拓扑优化设计

以实际环境荷载作用下的实际海洋导管架平台结构为对象，研究了海洋平台结构在风，流，海冰等多荷载模式和多荷载工况下的优化设计的理论方法和应用技术，建立了结构尺寸优化，形状优化和拓扑优化问题的统一模型。计算结果反映出形状优化比尺寸优化所得设计更优，而拓扑优化的设计效果最好。不同的荷载工况对应的最优拓扑形式不同，因此在实际设计中应考虑实际的荷载工况，选取不同的拓扑形式。     

多目标优选水下采油设施下放方法评价指标体系

水下采油设施下放是海上油气工程开发中的重要环节。经过长期发展,人们已研究出多种下放方法,但如何优选恰当的下放方法是尚待解决的问题。考虑海洋环境中可供数据源的复杂性、不确定性与不完整性,多目标、主客观要素并重是优选方法设计的重要准则。针对水下下放方法优选特点,建立对应评价指标体系。考虑评价指标体系多目标优选决策的特点,提出多目标非均一化灰色关联度模型;为更好地体现主客观要素并重并辩证表达决策者的主客观偏好,在非均一化处理中,运用回归原理与靶向偏差评价思想,提出变系数主客观权值修正模型。最后结合具体案例验证模型的可行性与有效性。结果表明,模型能够满足优选对象要求,对类似多目标主客观评价优选模型的建立具有一定借鉴意义。     

基于多目标决策模型的如东近岸浅滩适宜围填规模研究

适宜的围填海规模能够最大限度的协调岸滩围填和海洋资源环境保护的关系。以江苏辐射沙脊海域如东近岸浅滩围填海为例,运用多目标决策理论与方法,综合考虑围填海对动力泥沙环境、海洋生态环境、资源综合开发和社会经济影响,建立围填海适宜规模评价指标体系,构建适宜围填规模评价决策模型。并对该岸段不同的围填规模方案进行计算,据此推荐围堤前沿线位于+5 m的围填海方案是该岸段的适宜围填规模。对围填海适宜规模的研究手段和方法进行了探索和尝试。提出的研究方法及推荐的如东岸段近岸浅滩适宜围填规模可为江苏滩涂资源的开发提供参考。     

大连港集装箱码头后方堆场荷载统计分析和概率模型

为了解我国北方港口集装箱码头集装箱堆场荷载的情况,选择大连港集装箱码头进行集装箱荷载调查和统计分析。采用不平稳随机场模型,建立集装箱堆场的局部荷载模型和整体荷载模型,确定集装箱荷载的统计参数。研究表明:大连港集装箱码头50 a设计基准期的局部荷载最大值服从极值I型分布,平均值、标准差和变异系数分别为86 040.76 kg、24 199.05 kg和0.281 3;50 a设计基准期的整体荷载最大值也服从极值I型分布,平均值、标准差和变异系数分别为1 726.8 kg/m2、185.13 kg/m2和0.107 2。就重型集装箱而言,现行港口荷载规范规定的集装箱箱角荷载偏低,用于整体计算的荷载较高。     

Study on optimization of parameters in a biological model

~lOWThere is a great progreSS tO apply inathernatics m~ in studying marine ~. Because of more Parameters than there that can be speified aCCOrding to the finite dsts, itS parameters had tO be ~hly evaluated in geneal. On the other side, the ~ ~ter fitting in a cendn area is USually unfit in another area for the complication Of ~ iodf.It was lucky that the pwhlerns, how to evalUate the Parameters as ~y as ~ie ina~ with the available dsta and how to judge to what a extent the ParameterS s…     

基于灵敏度分析的海洋油气资源BP神经网络预测模型的优化

作者针对BP神经网络结构设计中存在的问题,提出利用灵敏度分析方法对BP神经网络预测模型进行优化。通过BP算法与参数灵敏度分析的结合,寻找网络输入属性与输出属性之间的影响因子;在保证精度的前提下优选网络输入属性,简化网络结构,以增强网络的泛化能力,减少人为主观因素对网络设计的影响。最后以海洋油气资源预测为例,结合实测资料建立BP神经网络预测模型并进行了优化及预测精度评价,表明优化后的模型既能有效提高油气资源预测结果的稳定性,又不损失预测精度。     

基于优化设计理论的高桩码头结构振动有限元模型修正

高桩码头是码头建筑物中应用最广泛的结构形式,利用高桩码头物理模型振动测试结果对码头结构有限元模型的修正进行研究。以结构特征灵敏度分析为基础进行了基于优化理论的有限元模型修正。修正后的有限元模型动力特性更趋近于实测值,同时为高桩码头结构的动力响应分析、损伤诊断和整体性评估提供基准。