競賽帆船龍骨盒結構優(yōu)化設計.pdf

1、龍骨盒是競賽帆船特有的結構，屬于帆船主要受力構件之一，其功能是維持壓載龍骨豎直升降，實際使用中易損，提高龍骨盒強度是企業(yè)和艇主亟須解決的問題。本文結合損壞龍骨盒實際案例，通過有限元技術進行競賽帆船龍骨盒結構參數化優(yōu)化設計，論文主要研究內容包括：
　　1)競賽帆船龍骨盒有限元分析，計算龍骨盒結構變形和應力。結合實際帆船基本參數、技術圖紙建立帆船有限元模型。通過頻域分析得到帆船濕表面積水動壓力與運動幅值響應（RAO），確定帆船航行時運

2、動幅值最大的浪向角；將水動壓力和時域分析所得帆船重心加速度轉化為有限元分析的載荷輸入，計算顯示龍骨盒帽型材與桅桿作用區(qū)域出現應力集中，應力極值為48.78MPa，應力分布與實際出現損壞區(qū)域一致，基于結構響應構建龍骨盒優(yōu)化模型。
　　2)基于響應面法的龍骨盒結構優(yōu)化設計。結合龍骨盒有限元分析結果和實際損壞區(qū)域提出基于響應面法的龍骨盒形狀、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，建立以龍骨盒應變能密度為目標

3、函數、龍骨盒結構形變與應力為約束條件的優(yōu)化設計。通過試驗設計方法(DOE)篩選設計變量并建立擬合響應面所需的樣本數據點，建立響應面近似模型減少有限元的計算次數。經計算，優(yōu)化后降低了75.92％的龍骨盒應變能，降低23.6%的最大應力，提升了龍骨盒結構強度。
　　3)基于遺傳算法的玻璃鋼層合板鋪層順序優(yōu)化。根據規(guī)范指南與分區(qū)域方法劃分龍骨盒區(qū)域，以鋪層排列順序為設計變量，編寫有限元與遺傳算法程序。采用Tsai-Wu強度準則作為遺傳算