铝合金加筋板结构轴压极限强度研究及优化设计

发布时间：2017-11-06 18:04

  本文关键词：铝合金加筋板结构轴压极限强度研究及优化设计

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【摘要】：随着船舶高速化和轻量化的发展,铝合金材料在船舶领域的应用越来越广泛。铝合金加筋板是船体结构中非常重要的组成部分,它综合了铝合金材料密度小、强度高、耐腐蚀、易成型等优点和加筋板结构后屈曲承载能力较好的优点。但是铝合金加筋板也有其自身局限性,主要体现在稳定性差、易发生屈曲失稳以及加工成本较高两方面。因此,铝合金加筋板的安全性和经济性是结构设计阶段需要解决的重要问题。近几年船舶领域发生的灾难性事故使人们开始对传统的结构承载能力评估方法进行重新审视。船体及其组成结构的极限强度,即结构最终发生屈曲失稳时的真实强度越来越被重视。因此,基于极限强度进行结构设计和安全评估更为合理。论文的主要工作一方面是对铝合金加筋板的轴压极限强度进行较为深入的研究,另一方面是基于极限强度对铝合金加筋板进行优化设计,具体研究内容如下:1.论文引入了广义切线模量理论来对铝合金加筋板进行轴压极限强度研究,并结合加筋板自身的结构特点,推导了适用的协调参数、极限弯矩系数、结构相对初始挠度等相关参数的解析算式;2.运用ABAQUS有限元软件对铝合金加筋板进行非线性有限元屈曲分析,并将分析结果与广义切线模量理论计算结果进行对比,进一步验证了论文理论方法的可靠性;3.在以上研究的基础上,针对铝合金加筋板的极限强度建立了BP神经网络,并将其应用于加筋板极限强度的各影响参数分析,比较和筛选出对极限强度影响较大的变量,以指导加筋板结构的优化设计;4.基于BP神经网络遗传算法对铝合金加筋板进行优化设计,并应用MATLAB实现优化程序的编程和运行。论文把对极限强度影响较大的参数作为优化变量,把BP神经网络的预测输出用于遗传算法中适应度值计算,在满足各项约束条件并保证极限强度不降低的前提下,寻求质量最小的铝合金加筋板结构,以达到充分发挥铝合金材料利用率、提高结构效率的目的。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U661.43
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本文编号：1148762