基于魯棒性的船體中橫剖面多目標(biāo)優(yōu)化.pdf

1、常規(guī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中，由于未考慮設(shè)計變量等不確定性因素的影響，所得的常規(guī)優(yōu)化解往往會處在可行域的邊緣上，一旦設(shè)計變量發(fā)生波動變化時，這些解會發(fā)生偏離可行域從而變成非可行解的危險。魯棒性設(shè)計是指通過調(diào)整產(chǎn)品設(shè)計變量的大小，從而降低產(chǎn)品質(zhì)量對可控因子或者不可控因子擾動的敏感性，當(dāng)可控因子和不可控因子出現(xiàn)偏差時，產(chǎn)品質(zhì)量依然可以滿足設(shè)計要求的方法。
　　魯棒性設(shè)計的思想已在船舶優(yōu)化設(shè)計中得到應(yīng)用，但是在許多應(yīng)用中，船體結(jié)構(gòu)特性和載荷響應(yīng)

2、往往采用經(jīng)驗公式得到，船體結(jié)構(gòu)由于本身構(gòu)造和施加載荷的復(fù)雜性，結(jié)構(gòu)特性和載荷響應(yīng)也會變得非常復(fù)雜，若果采用公式的方法簡單地描述兩者，將會忽略船體結(jié)構(gòu)之間以及載荷之間的相互影響和相互作用，致使優(yōu)化結(jié)果出現(xiàn)較大的偏差，因而有必要采用有限元方法來進行船體結(jié)構(gòu)分析，來精確分析其結(jié)構(gòu)特性和結(jié)構(gòu)響應(yīng)，作為船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)值或約束特性值。本文將魯棒優(yōu)化的思想與有限元分析相結(jié)合，提出了一種以有限元分析結(jié)果為基礎(chǔ)的魯棒性優(yōu)化方法。論文的主要研究工作

3、和內(nèi)容如下：
　　首先，闡述魯棒性的基礎(chǔ)理論，魯棒性設(shè)計的原理，目標(biāo)，設(shè)計原則及相應(yīng)的設(shè)計流程，分類介紹了傳統(tǒng)的魯棒性設(shè)計方法。在以上基礎(chǔ)上，基于Matlab軟件編寫了一種搜索魯棒最優(yōu)解的多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法。
　　然后，將粒子群優(yōu)化算法與有限元分析相結(jié)合，針對多用途船貨倉區(qū)域三艙段模型進行分別以重量和最大應(yīng)力為目標(biāo)的單目標(biāo)優(yōu)化。
　　再次，為提高所提魯棒性設(shè)計方法在船舶優(yōu)化中的可用性，利用支持向量機方法建立艙段的近似

4、模型，并對支持向量機的重要參數(shù)進行優(yōu)化，從而達(dá)到提高支持向量機的性能和近似模型的精度的目的，收到滿意的結(jié)果。
　　最后，將本文提出的搜索魯棒最優(yōu)解的多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法與高精度的艙段支持向量機近似模型相結(jié)合，完成該艙段的中橫剖面的魯棒性優(yōu)化設(shè)計，并將魯棒性設(shè)計結(jié)果與傳統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計結(jié)果進行對比。
　　通過魯棒性優(yōu)化設(shè)計的結(jié)果表明，中橫剖面的魯棒性變得更好，艙段的最大應(yīng)力以及其對設(shè)計變量的敏感性均有較大程度的降低，同時支持向量機近