潜艇环肋圆柱壳结构多目标优化研究

发布时间：2024-05-08 04:15

　　耐压壳结构对于潜艇的安全性、作战性能等诸多方面均有重要的影响,环肋圆柱壳因具有优良的结构性能,目前已被广泛应用于潜艇的主体结构设计中。耐压结构设计的实质就是对强度、稳定性以及重量等众多目标进行协调权衡,这是一个典型的多目标优化问题。本文以潜艇环肋圆柱壳为研究对象,针对其多目标优化设计过程中的关键内容开展研究,旨在为环肋圆柱壳的结构设计提供参考。首先,分析舱段长度、肋骨间距、壳板厚度、中面半径、肋骨型号等结构参数对潜艇环肋圆柱壳强度、稳定性以及自由振动频率的影响,为建立环肋圆柱壳优化模型提供依据。其次,确定各优化模型的设计变量、目标函数及约束条件。为得到频率约束对优化结果的影响,分别建立计及频率约束和不计频率约束的多目标优化模型;为解决各优化目标相对于许用值余量不均衡的问题,建立基于裕度的多目标优化模型;为进一步强化优化目标中各应力、载荷之间的关系,引入信息熵理论,建立基于权重的多目标优化模型。再次,利用NSGA-Ⅱ算法求解优化模型,应用相关性理论分析圆柱壳的结构参数、目标属性之间的关系,并将结果可视化为散点图矩阵。最后,采用组合赋权的TOPSIS法和层次分析法对Pareto解集进行综合...

【文章页数】：99 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图4.1空间映射关系示意图

第4章环肋圆柱壳多目标优化模型求解27第4章环肋圆柱壳多目标优化模型求解本文第3章对与潜艇环肋圆柱壳多目标优化模型建立相关的理论及方法做出了详细介绍，并建立出四种不同的圆柱壳多目标优化数学模型，本章将运用NSGA-II算法求解上述四个模型。本章首先对多目标优化算法的理论知识进行概....

图4.2Pareto前沿的关系

哈尔滨工程大学硕士学位论文28多目标优化最终得到的为一组无相互支配关系的解。由于得到的是一组优化解，多目标优化问题就变得更复杂，也有很多新的概念引入，下面对多目标优化中的相关概念进行介绍[51]。1）Pareto最优对于一个决策向量x，如果不存在x"使得"""1vx(x),.......

图4.4拥挤度示意图

第4章环肋圆柱壳多目标优化模型求解31图4.4拥挤度示意图4.2.3拥挤度比较算子拥挤度用于衡量某一个体周围的个体密度，为保持个体多样性，就需要一种能够衡量拥挤度的比较算子，对同一等级里的个体进行筛选，以确保个体收敛且相对均匀地分布在Pareto前沿上。拥挤度算子用符号n来表示，....

图4.5NSGAII算法流程

哈尔滨工程大学硕士学位论文32速非支配排序，将得到的第1层级的个体F1直接保留到下一代。如果不够种群数M则后续层级Fi中的个体也直接保留到下一代，直到种群的数目达到M。往往最后加入的层级Fi可能会使种群个数大于M，此时就要采用拥挤度算子对Fi里的个体排序，为保持种群多样性，将拥挤....

本文编号：3967481