基于参数化有限元的潜水器结构优化设计

发布时间：2017-04-22 19:12

  本文关键词：基于参数化有限元的潜水器结构优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 资源一直是各个国家生存和发展的基础,资源的争夺早已成为各国的重要任务。陆地上资源的开采已明显不能满足人类的需要,人类逐渐将目光转向资源丰富的海洋,海洋资源开发开始成为各沿海国家竞争的焦点。潜水器作为一种新型的水下作业工具,越来越多地被人类应用于科学研究、海底探索及资源勘查等方面。随着海洋开发的不断深入,对下潜深度大、续航能力强、探测范围广的潜水器需求也越来越强烈。由于结构的复杂性及工作环境的特殊性,潜水器的总重量一直是对其整体性能影响较大的因素之一。因此,对潜水器结构进行合理的优化设计显得尤为必要。 潜水器的结构优化设计,主要包括耐压结构的优化设计与非耐压结构的优化设计。在耐压结构的优化部分,以潜水器电池舱为例,本文在前人研究的基础上,利用ANSYS软件内部的APDL语言对环肋圆柱壳进行实体参数化有限元建模,计算分析得到其强度及稳定性特征,并根据相应的规范应用多岛遗传算法,运用iSIGHT优化软件进行优化设计,得出理想的结果;本文建立了带有开孔补强的半球封头的实体有限元模型,进行了强度校核和稳定分析的计算,并根据规范利用模拟退火算法对其进行优化,得出优化后的模型参数;最后,对潜水器的结构承载框架进行整体的建模,在母船系固和双点吊放两种典型工况下进行强度与刚度特性分析,并在此基础上,对框架的结构进行优化设计。 本文旨在通过对潜水器结构优化方法的研究,选取效率最高的优化方法,在潜水器结构满足规范的同时,最大限度地减轻潜水器结构重量,为日后潜水器的设计及校核工作提供参考。
【关键词】：潜水器 环肋圆柱壳 开孔补强 承载框架 优化设计
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：U674.941
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 引言11
• 1.2 论文研究背景及意义11-16
• 1.2.1 潜水器耐压结构的研究状况12-13
• 1.2.2 具有开孔补强的半球封头的研究现状13-14
• 1.2.3 潜水器框架结构的研究现状14-16
• 1.3 论文主要研究内容16-18
• 第2章 优化设计理论18-30
• 2.1 优化基本要素18-20
• 2.1.1 优化变量18-19
• 2.1.2 目标函数19
• 2.1.3 约束条件19-20
• 2.2 优化问题的分类20-21
• 2.3 智能优化方法介绍21-27
• 2.4 iSIGHT 软件相关应用27-29
• 2.4.1 iSIGHT 软件的介绍27
• 2.4.2 iSIGHT 软件与ANSYS 软件的集成27-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 潜水器环肋耐压壳的优化设计30-42
• 3.1 APDL 语言介绍30-31
• 3.2 环肋圆柱壳强度稳定性分析31-36
• 3.2.1 参数化模型的建立31-33
• 3.2.2 环肋圆柱壳强度分析33-34
• 3.2.3 环肋圆柱壳稳定性分析34-36
• 3.3 环肋圆柱壳的优化分析36-41
• 3.3.1 优化参数的设定36-37
• 3.3.2 优化结果分析37-41
• 3.4 本章总结41-42
• 第4章 带有开孔补强的半球封头优化设计42-55
• 4.1 开孔补强的介绍42-45
• 4.1.1 开孔补强形式42-44
• 4.1.2 补强结构44-45
• 4.2 半球封头的强度稳定性分析45-49
• 4.2.1 参数化模型的建立45-47
• 4.2.2 半球封头强度分析47
• 4.2.3 半球封头稳定性分析47-49
• 4.3 半球封头模型的优化49-54
• 4.3.1 优化参数设定49
• 4.3.2 优化结果分析49-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第5章 潜水器承载框架结构优化55-73
• 5.1 框架结构的形式55
• 5.2 框架结构的材料55-56
• 5.3 框架结构的强度刚度计算分析56-62
• 5.3.1 计算工况56-57
• 5.3.2 计算方法57-58
• 5.3.3 参数化有限元模型的建立58-59
• 5.3.4 施加载荷59-62
• 5.4 计算结果及分析62-66
• 5.4.1 母船系固工况计算结果62-63
• 5.4.2 双点吊放工况计算结果63-64
• 5.4.3 结果分析64-66
• 5.5 承载框架的优化66-72
• 5.5.1 优化参数设定66-67
• 5.5.2 优化结果分析67-72
• 5.6 本章小结72-73
• 结论73-75
• 参考文献75-79
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果79-80
• 致谢80

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 童辉;魏世丞;陈永雄;刘玉欣;刘毅;徐滨士;;钢质潜水器表面防护的研究和发展现状[J];中国表面工程;2012年05期

2 冯亮;佟福山;;基于强度稳定综合理论的深海潜器耐压圆柱壳极限强度的解算[J];哈尔滨工程大学学报;2012年02期

3 贺国;王豪;史日安;;一种船用超声液位传感器的优化设计模型[J];西安交通大学学报;2012年05期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 冯亮;基于强度稳定综合理论的船体结构极限强度研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 许磊;基于参数化建模的散货船有限元分析及优化[D];哈尔滨工程大学;2011年

  本文关键词：基于参数化有限元的潜水器结构优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：321088