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常规耐压结构拓扑优化设计研究主要集中于静水压条件下的设计相关载荷拓扑优化理论及方法。但是,在深海环境下,耐压结构可能面临内爆所产生的冲击载荷,其载荷呈现高频率的周期性变化。为研究载荷变化对耐压结构优化设计的影响,在BILE模型的基础上,结合修正的SIMP插值模型,开展不同频率、设计相关动载荷作用下的水下耐压结构拓扑优化理论及方法研究。设计相关动载荷的难点在于不仅载荷的作用位置和方向在优化过程中发生变化,且其大小也随优化过程进行而发生变化,这是与常规设计相关静载荷本质的不同。通过经典的拱形结构优化算例验证BILE模型在动力学拓扑优化中的可行性,进而研究设计相关动载荷作用下的水下耐压结构的最佳拓扑形式。研究表明,在低频时,圆环型耐压结构无明显变化,但多球交接耐压结构在交接处会出现明显材料聚集;高频时,两者均发生明显变化,得到耐压结构新形式。关于设计相关动载荷作用下的水下耐压结构拓扑优化研究,将对新型水下耐压结构的探索具有一定的工程应用价值。 相似文献
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碟形水下滑翔器作为一种优点众多的新型水下滑翔器,近年来得到广泛应用。其液压浮力调节系统、姿态控制系统以及转向控制系统必须安装在耐压壳体内部,因此,对于耐压壳体的设计来说,尽量小的重量和尽量大的有效容积是其设计时的重要技术指标。为了得到最优结构,采用尺寸优化方法,以壳体厚度、两道环肋的高度作为设计变量对耐压壳进行优化设计,以期达到强度足够高、最大变形值小于容许变形值和质量最小的轻量化目标。优化后,质量较初始设计减少了30%,轻量化效果明显,并对最终选择的结构进行屈曲分析,其临界压力远大于许用压力。 相似文献
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水下机器人的耐压舱设计要求在满足总体指标的前提下,最大限度地提高设计强度与稳定性,同时尽可能降低质量。本文使用ANSYS Workbench中的Design Explorer模块,对耐压舱进行快速优化设计,一次获得多个优化候选结果,经过对比分析得到最优设计方案。然后,针对装配形式进行接触分析,确保大压力条件下结构不会在接触面发生失效破坏。最后,对舱体结构进行稳定性分析,确保结构能够在大深度环境中不发生失稳破坏。本研究为水下机器人耐压舱体快速优化设计、强度和稳定性校核提供了参考。 相似文献
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耐压舱体是水下系统不可或缺的一部分,既要承载内部设备,又要承受外部压力,其强度至关重要。当舱体的加强筋板并非环肋时,筋板的设计只能凭设计师的经验完成,再进行仿真验证,这大幅增加了研发成本。采用基于 SIMP 插值的变密度拓扑优化方法,求解了耐压舱体在外压作用下的传力路径,并以此为依据优化了舱壁上加强筋的布置。经计算,优化后的舱体模型最大应力减小到了材料的许用范围内,并且变形量大幅减小,说明该拓扑优化方法在筋板设计上具有一定的指导意义。 相似文献
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耐压结构是深海潜器的重要组成部分,但在深海的高压环境中却存在内爆的风险。为研究陶瓷耐压结构水下内爆的流场特性,使用针对可压缩多相流问题开发的开源代码,采用直接数值模拟,应用自适应直角网格,对两种压力条件下的耐压结构水下内爆进行了数值模拟。通过低压模拟结果与理论解和试验值比较,验证了模拟方法的有效性,进而开展万米级深海陶瓷耐压结构水下内爆模拟。分析发现：陶瓷耐压结构发生内爆后,其内部气腔存在多次压缩—反弹现象,深海环境压力越大则反弹越不明显;气腔反弹阶段,在结构外部将产生数倍于深海环境压力的冲击波,且传播速度接近声速;冲击波压力峰值与到球心距离呈负指数幂函数关系;在相同深海环境压力下,耐压结构外部监测点的冲击波压力与球体半径呈正比例关系。 相似文献
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耐压舱设计是水下机器人的核心技术之一,其极限承载力研究是核心中的核心。针对球壳封盖加柱形壳体耐压舱,现行标准对于初始导入缺陷数值的确定往往过于保守,对于耐压舱体数量较多的无人潜水器来说,过大的设计质量是总体设计所无法接受的。首先采用装配体整体建模策略,建立复合屈曲的受力模型,将三大非线性影响因素同时引入到极限承载力研究中,提升了计算精度。然后分别针对确定性缺陷和非确定性缺陷结构开展极限承载力研究。最后,提出以0.23%的初始缺陷导入尺度作为球壳封盖加圆柱壳体的耐压壳体缺陷导入参数,给出了导入尺度的计算方法,并借助水压试验对上述参数的准确性进行验证。 相似文献
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水下通信节点是实现深水通信的重要载体,也是实现海洋开发和勘测的重要设备,耐压舱体是承受外部压力、保护内部设备正常工作的重要装置。为了满足在海洋1 500 m深度的实际应用需要,采用传统的耐压舱体结构设计整体分析的方法,对整体结构的稳定性进行了设计验证;在实际工程应用中,因局部特殊结构的需要破坏了耐压舱体的整体连续性,使得局部的应力突变和结构的不稳定造成整体的设计失败,耐压舱体的合理性设计也变得非常复杂;根据耐压舱体几何结构连续和不连续性,将耐压舱体的应力区分为应力连续区和不连续区,结合ANSYS数值仿真的方法进行分析,通过局部加厚的方法,在满足实际需要的前提下,尽可能减小厚度降低成本。 相似文献
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理论分析、计算模拟以及实例验证表明，断裂体系对于海岸线的发育及其分形性质有着重要的影响。如果海岸线发育受到两组或者多组不同方向断裂的影响，并且影响程度相当或者比较接近，那么海岸线的分维值较大；如果海岸线倾向于由单一方向的一组断裂控制，那么海岸线的分维值较小。福建海岸主要受到NE向和NW向两组断裂的控制，因此海岸线的分维值较大；台湾东海岸受单一方向(NNE向)大断裂的控制，海岸线分维值接近于1．0。该项研究对加深海岸线分形机理的认识具有重要的意义。 相似文献
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烟台雨岱山渔人码头工程潮位和波浪分析计算 总被引：1，自引：0，他引：1
为满足烟台雨岱山渔人码头工程建设的需要,对工程区附近气象和海洋动力等海洋环境进行调查计算分析,提供了工程区准确可靠的海洋环境参数,以便工程设计和建设使用。 相似文献
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The concrete-steel platform structure is rather complicated because it involves such materials as concrete, reinforcing bars, steel, and so on. K the traditional dimension optimization method is employed, the optimal design of the platform will meet many handicaps, even it cannot be implemented at all. The multilevel optimal design approach is an efficient tool for the solution of large-scale engineering structures. In this paper, this approach is applied to the optimal design of a concrete-steel platform, which is formulated as a system level optimal design problem and a set of uncoupled substructure level optimal design problems. The process of optimization is a process of iteration between system level and substructure level until the objective function converges. An illustrative example indicates that this method is effective in the optimal design of concrete-steel platforms. 相似文献
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Soon-Sup Lee Jong-Kap Lee Beom-Jin Park Dong-Kon Lee Soo-Young Kim Kyung-Ho Lee 《Ocean Engineering》2006,33(13):1814-1828
In this paper, internet-based ship technical information management system has been developed as a means to accumulate, manage, share and utilize various distributed applications and information used for ship design and building. The information managed in the system is documents from the whole life cycle including concept design, basic design, detailed design, construction, operation and maintenance. In addition, using the developed system, integrated system framework is also proposed to integrate applications and database in concurrent engineering environment. 相似文献
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Fractal Dimension and Fractals in Ocean Engineering 总被引：4，自引：0，他引：4
Fu Yuhua Senior Engineer China Offshore Oil Engineering Corporation P. O. Box Beijing 《中国海洋工程》1994,(3)
- This paper discusses the application of fractal dimension and fractals in ocean engineering. To handle some ocean environment problems, the existing fractal method, in which the fractal dimension is a constant, can be used. For some complicated problems in ocean engineering, this paper presents the concept of the variable dimension fractals (D = f(r)), i. e., the fractal dimension D is the function of characteristic scale r instead of a constant. By using variable dimension fractals, several deformation and stress states of offshore structures are described. 相似文献
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Fuzzy logic controller (FLC) performance is greatly dependent on its inference rules. In most cases, the more rules being applied to an FLC, the accuracy of the control action is enhanced. Nevertheless, a large set of rules requires more computation time. As a result, an FLC implementation requires fast and high performance processors. This paper describes a simplified control scheme to design a fuzzy logic controller (FLC) for an underwater vehicle namely, deep submergence rescue vehicle (DSRV). The proposed method, known as the single input fuzzy logic controller (SIFLC), reduces the conventional two-input FLC (CFLC) to a single input FLC. The SIFLC offers significant reduction in rule inferences and simplifies the tuning process of control parameters. The performance of the proposed controller is validated via simulation by using the marine systems simulator (MSS) on the Matlab/Simulink® platform. During simulation, the DSRV is subjected to ocean wave disturbances. The results indicate that the SIFLC, Mamdani and Sugeno type CFLC give identical response to the same input sets. However, an SIFLC requires very minimum tuning effort and its execution time is in the orders of two magnitudes less than CFLC. 相似文献
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围填海工程平面设计评价方法探讨 总被引：1，自引：0，他引：1
以盘锦辽滨沿海经济区区域建设用海规划和长兴岛临港工业区区域建设用海规划为应用示范案例,开展了围填海工程平面设计评价方法的应用示范研究。结果表明,本研究建立的围填海工程平面设计评价方法体系具有较广泛的适用性和实用性,可以指导和促进我国围填海工程平面设计向离岸式、岛群式、组团式方向发展。盘锦辽滨沿海经济区区域建设用海规划围填海工程平面设计综合评价数值达到0.88,属于Ⅴ等级,平面设计优秀。长兴岛临港工业区区域建设用海规划围填海工程平面设计综合评价值0.68,属于Ⅳ等级,平面设计优良。 相似文献