基于粒子群算法的油船結構優(yōu)化研究.pdf

1、船體結構的“輕量化”是船舶設計過程中的一項重要內容，較少的船體鋼材用量可使船舶擁有更大的載重量，可為船東、船廠雙方帶來一定的經濟效益。船體結構在不改變原有結構形式下的優(yōu)化屬于結構尺寸的組合優(yōu)化問題，但由于結構構件數(shù)目眾多，組合方案數(shù)目變的十分龐大，難以使用枚舉法完成優(yōu)選。近年來興起的人工智能算法在組合優(yōu)化問題上顯示出良好效果，因此，本文使用一種基于雙點交叉和單點變異的改進混合粒子群算法對船體結構進行尺寸優(yōu)化。并通過四種常用的基準函數(shù)和旅

2、行商問題對該改進策略下的算法進行有效性驗證，均表現(xiàn)出良好的效果：特別是在解決龐大數(shù)量可能路徑旅行商問題上，得到最優(yōu)解的次數(shù)明顯高于標準形式下的粒子群算法。
　　船體這種大型復雜結構僅僅依靠從規(guī)范中選取經驗公式根本無法精確分析其結構受力狀態(tài)，有限元方法可以有效解決這一問題；并且有限元方法進行船體結構分析也已經得到各大船級社的認可，并日益在設計過程中流行。在優(yōu)化過程中，算法需對結構尺寸的組合方案優(yōu)劣進行評價，評價手段便使用有限元方法完

3、成。同時，為使有限元計算中能夠更為準確的模擬船體結構真實受載，本文還使用AWQA模塊對本船在P-M波浪譜進行長期的波浪載荷預報，以選取該船在其壽命期內可能出現(xiàn)的最危險波浪彎矩。此外，為實現(xiàn)優(yōu)化過程中算法和有限元方法計算中的無縫聯(lián)結，有限元的各步驟操作均用ANSYS的參數(shù)化設計語言完成，并以批模式供MATLAB進行調用來節(jié)省計算時間。
　　研究結果表明：算法結合有限元技術的結構優(yōu)化方法使船體中部艙段鋼料使用量相對初始設計下降了6.3