船舶結構優(yōu)化設計方法及應用

1、    船舶結構優(yōu)化設計方法及應用    陸鯤鵬摘  要：任何船舶結構，都是非常具有復雜性的?，F(xiàn)階段因為市場經(jīng)濟發(fā)展迅速，經(jīng)濟水平提升，促進科技迅速更新，國內的各個行業(yè)發(fā)展創(chuàng)新非常迅速，讓船舶制造業(yè)也是要加強自身的轉變，在船舶結構方面要運用合適的優(yōu)化方法，讓船舶結構可以符合客觀的需求，達到良好的制造效果。需要結合船舶的實際建造需求，對船舶結構展開適當優(yōu)化設計。該文是對船舶結構一些優(yōu)化設計的方法展開分析，介紹船舶結構優(yōu)化應用，希望對船舶制造業(yè)的實際發(fā)展有一定借鑒價值。關鍵詞：船舶結構  優(yōu)化設計方法  應用：u662 

2、0;  ：a ：1672-3791（2020）05（c）-0055-02近年來國內的市場經(jīng)濟整體發(fā)展是十分迅速的，船舶制造業(yè)也是有非常明顯的進步，尤其是科技迅速更新，讓船舶制造業(yè)面臨諸多的挑戰(zhàn)，這對船舶制造的質量以及速度都是提出非常高的要求，需要借助合理的手段，在船舶的質量有所保障的基礎上，讓船舶制造的效率實現(xiàn)全面提升，這是諸多企業(yè)要面臨的一個關鍵問題，船舶結構要展開合理優(yōu)化。然而船舶結構實施優(yōu)化設計是比較復雜的工作，要找到合適的優(yōu)化方法，并展開實踐應用，讓船舶結構可以滿足客觀的需求。1  船舶結構優(yōu)化設計概述1.1 船舶結構優(yōu)化設計概念船舶制造業(yè)迅速發(fā)展，以及計算機技術的

3、引入，讓船舶設計的諸多知識出現(xiàn)變化，科技實現(xiàn)了全面更新。船舶設計中，無論是運用任何的設計方式，都是需要保證船舶結構有足夠的安全性以及便捷性，然后才能追求船舶設計的效益，這是對船舶結構展開設計的原則。為了最大程度上挖掘出經(jīng)濟效益，在船舶結構的實際設計中，對船舶結構的形式展開適當創(chuàng)新，其中涉及到大小以及外形等重要的信息，注重速度和重量方面的追求，符合船舶結構的相關標準，對技術要求要進行滿足。保證在設計中，船舶結構的動力形態(tài)達到完美1。1.2 船舶結構優(yōu)化分類依據(jù)變量屬性，可以將船舶結構的實際優(yōu)化，分成離散模型、混合變量以及連續(xù)模型。因為船舶制造本身是非常復雜和繁瑣的一個過程2。其中涉及到的問題是非

4、常多的，船舶制造要注重連續(xù)性以及離散型，在制造骨材中要注重連續(xù)性，而鋼材的厚度以及型材方面，則是要注重離散模型，那么在船舶結構的實際設計中，就是混合設計的方式。2  船舶結構經(jīng)典優(yōu)化設計方式2.1 準則優(yōu)化設計方式船舶結構中運用準則法展開優(yōu)化，是借助力學知識以及工程設計經(jīng)驗，建立優(yōu)化設計的方案，這種類型的優(yōu)化方式，符合各類約束限制，選擇最合適的準則法設計。這種方式的優(yōu)點，主要是在船舶結構的實際設計中，物理層作用是十分明確的，便于分析工作的順利開展，其中計算的過程很簡單;另外，在具體的計算中，結構分析很少，收斂的速度是非?？斓?，在最初對傳播結構展開應用的時候，這種設計方式也得到一定的應

5、用。這種優(yōu)化方式也有一定的劣勢，主要是無法保證計算結果實現(xiàn)最優(yōu)化，也難以對收斂性展開驗證，在實際的設計中，設計人員需要結合實際的情況，將各類的設計完成。因為這種方法的劣勢，在其中融入形狀優(yōu)化，借助實踐形狀的設計，可以讓應力集中得到避免，力學模型如果有太多變量，運用這種方法，會讓結構設計得到簡化，在一般的船舶制造中，位移準則法以及能量準則法是比較常用的。2.2 數(shù)學規(guī)劃設計方法因為準則法在發(fā)展，諸多的專業(yè)開始對數(shù)學規(guī)劃展開分析，在20世紀70年代，一些學者確定了結構優(yōu)化的界定，為規(guī)范法的發(fā)展提供了動力，一般情況下，運用的方法就是單目標排序、函數(shù)評價等，在實際的應用中，將諸多的目標展開規(guī)范，然后簡

6、化成單獨的目標，對單個目標展開優(yōu)化，實現(xiàn)對船舶結構的設計。數(shù)學規(guī)劃法，則是在規(guī)劃論上發(fā)展起來的，因為理論的全面性，應用的范圍也是非常廣泛的，這種方法本身具備收斂性，但是在船舶設計的實際應用中，還是有一定的缺陷存在，比如計算的環(huán)境是十分復雜的。收斂要消耗諸多的時間，尤其是在變量多的時候，更是嚴重耗時。另外，這種方法的計算也有諸多的隱性缺陷存在，所以成為這種方法的限制。基于這些問題，一些學者做出了對該方法的改進，在其中引入準則法的一些優(yōu)勢，結合力學特征對該方法展開了完成，并對范圍進行了完善，其中涉及到導入倒數(shù)、連續(xù)變量等諸多的內容，讓該方法的運算速度有一定程度上的提升。3  船舶結構優(yōu)化

7、設計方式的應用3.1 遺傳模型優(yōu)化設計方式所謂的遺傳模型，就是在相關的數(shù)學建模屬性基礎上進行發(fā)展的，將船舶結構展開優(yōu)化設計，分成離散變量、連續(xù)變量以及混合變量3種模型，是在傳統(tǒng)模型的基礎上繼續(xù)發(fā)展出來的一種新的算法，諸多的專家分析了傳統(tǒng)模型的缺陷，建立了這種新算法。結合船舶結構的實際特點，為了滿足其優(yōu)化設計，適當融入了生物進化領域的一些理論，建立了這種遺傳算法。經(jīng)過船舶結構的設計經(jīng)驗證明，這種算法是有一定盲目性的，在其中不需要對導數(shù)資料進行導入，可以運用目標函數(shù)的建立，將以往方法的一些缺陷予以避免，讓船舶結構展開優(yōu)化設計實現(xiàn)簡化。一些優(yōu)化設計方面的工作，是經(jīng)過編碼集來實現(xiàn)的，然后借助二進制的方

8、式，對一些變量關系展開表現(xiàn)，然后解決在結構設計中出現(xiàn)的連續(xù)性以及離散性問題。對生物進化展開效仿，在船舶結構的設計中展開交叉算子，經(jīng)過設計實踐，這種優(yōu)化方式，對各類繁瑣的環(huán)境都有一定的適用性，在船舶結構的實際優(yōu)化設計中，運用這種方法可以取得比較顯著的效果，是船舶設計方面的革新和突破。3.2 模糊原理優(yōu)化設計方式模糊原理早在20世紀80年代開始發(fā)展起來，在模糊判決的基礎上實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展，建立了限界搜索法，運用到船舶結構的設計中，可以將結構優(yōu)化的一些難題順利解決。運用完善的模糊目標，可以將閥值看成是變量。這樣避免在進行一次求解情況下的最大水平法，經(jīng)過求解，對施工以及結構等各類的要素展開思考，建立要素權

9、重集，并進行亂序結合，建立模糊評價法。然后可以明確模糊約束的容差，比如在船舶結構中，對油船的槽型以及剖面展開計算，需要結合工程的具體情況，對模糊要素的具體覆蓋進行確定，然后可以運用合適的模糊優(yōu)化方法，在縮減原材料的情況下，讓船舶結構得到設計優(yōu)化。這種方式可以在一些繁雜工程內展開應用，可以有多個目標問題。另外，對模糊結構展開適當拓展，讓多目標實現(xiàn)模糊優(yōu)化的融合，并約束各層次模糊性。在對該方法展開應用時，要注重建立符合模糊約束的子集，然后依據(jù)模糊判決，可以轉變成一般規(guī)劃，然后展開適當求解。這種方法在船舶結構設計的實際應用中，可以滿足現(xiàn)實優(yōu)化設計的需求，也能讓相關人員結合船舶結構的需求，適當選取應用

10、。3.3 智能型優(yōu)化設計方式當下科技發(fā)展迅速，船舶結構中實現(xiàn)智能型設計，展開對船舶結構的優(yōu)化設計，已經(jīng)逐漸普遍起來。將基礎設計的方案進行明確，然后結合船舶結構的客觀需求，對設計問題展開分析，運用數(shù)學規(guī)劃的方式，總結出最合適的設計方案。比如，在船舶設計企業(yè)，運用這種方式，內部的專家系統(tǒng)為優(yōu)化設計打下基礎，融合了諸多的經(jīng)典設計方式以及人工智能，讓系統(tǒng)設計更加高效和便捷。這種方法中，神經(jīng)網(wǎng)絡法以及專家系統(tǒng)法占據(jù)主要的部分，為船舶結構的優(yōu)化設計提供支持。4  結語總之，經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展，國內的船舶制造業(yè)也是在進步，對船舶結構展開優(yōu)化設計，要根據(jù)經(jīng)典方式以及智能技術的優(yōu)勢，結合實際的設計需求，選擇最合理的設計方案，讓船舶結構設