基于改进AK-MCS法的船舶板架极限强度可靠性分析

发布时间：2024-04-13 02:15

　　[目的]船舶结构极限承载能力不足会导致海损事故,为此提出改进AK-MCS法,用于船舶结构极限强度可靠性研究。[方法]通过引入信息熵中的学习函数H对样本点进行二次寻优,以提高最佳样本点的质量,从而提高Kriging模型的精度和更新效率;采用K折交叉验证替代AK-MCS法的迭代停止准则,解决原本迭代停止准则过于保守的问题,以有效避免发生过学习和欠学习状态,从而以较少的样本点训练Kriging模型,实现对极限状态函数的高度拟合。使用非线性振荡器数学模型进行验证,并将改进AK-MCS法应用于船舶板架的极限强度可靠性研究。[结果]仿真结果表明,改进AK-MCS法调用有限元模型的次数比原方法减少了38%,验证了改进AK-MCS法的求解效率和精度。应用结果表明,该方法的计算精度最高,且调用有限元仿真次数比原方法减少32%,验证了改进AK-MCS法在船舶板架极限强度可靠性研究中的适用性和高效性。[结论]使用改进AK-MCS法研究船舶板架极限强度的可靠性,可评估船舶实际航行中局部结构尤其局部较危险结构的失效概率。

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【部分图文】：

图1改进AK-MCS方法流程图

在实际工程应用中，训练集中样本点的响应值往往需要通过耗时的有限元计算得到，训练集过大意味着计算成本巨大。而本文方法致力于以最少的样本点建立具有足够精度的Kriging模型，从而尽可能减少调用有限元模型的次数，缩减计算成本。1.7算例展示

图2非线性振荡器

为验证本文提出的改进AK-MCS方法的有效性和适用性，引用了文献[8]的一个非线性振荡器数学算例，其物理模型如图2(a）所示。采用不同可靠性方法计算对比。该振荡系统的动态响应，如图2所示。该模型的功能函数为[8]

图3加筋板几何示意图

由纵骨和横梁组成的板架结构是船舶结构的主要组成部分，因此有必要校核船舶板架的极限强度。在求解船舶板架的极限强度时，材料特性、板厚及载荷等都具有一定的随机性，会对船体板架极限承载能力的计算结果产生影响，因此需要对船舶板架结构极限强度可靠性进行研究。本文将基于改进的AK-MCS方法对....

图4加筋板有限元模型以及焊接初始变形（比例因子为50)

该计算模型选用了纵向双跨距的1/2+1+1/2单根加筋板模型，如图4所示。本模型同时考虑了几何尺寸与外载荷的不确定性，加筋板模型参数如表3所示。图5为尺寸取设计值时加筋板在极限状态下的有限元计算结果。

本文编号：3952325