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《哈尔滨工程大学》 2010年
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潜艇结构的优化设计方法研究

王燕  
【摘要】: 潜艇在现代海军战略中占有重要地位,拥有一支强大的潜艇舰队,已成为大国海军的重要标志之一。冷战结束后,各国放慢了潜艇的建造速度,更侧重于提高技术水平,求质胜过求量。潜艇耐压结构作为潜艇结构的一种重要结构形式,其壳体重量、结构尺寸对潜艇运行的平稳性、速度都起到很大的作用。因此潜艇耐压结构总体优化是全艇性能先进的基础条件。 本文结合这一趋势对潜艇耐压结构的优化设计方法进行了探索。耐压壳结构优化设计基于分段优化的思想,在耐压壳位移与应力有限元分析的基础上,将其分为若干特征段,采取不同的优化策略分段进行优化。环肋圆柱壳的优化由两种方式实现。一是建立两种不同的近似模型结合混合整型优化算法进行优化设计,另外一种方法是在理论计算公式的基础上编写优化程序进行优化设计,这两种设计方法都得到了比较理想的优化结果。 环肋圆锥壳的优化策略则是组合两种不同类型的优化算法进行优化,采用该优化策略不仅使结构优化进程加快,得到的优化结果也更加合理。半球封头的结构形式则是在有限元分析的指导下通过理论公式计算确定。优化后的各分段通过分界点的边界条件构成完美的整体后,本文对潜艇耐压壳的薄弱部位—锥柱结合处进行了强度与稳性的分析,确保优化后的潜艇结构设计安全可行。 通过对壳体各个特征段几何参数加以合理配置,实现了壳体结构的最优化设计,达到目标函数(重量/体积)的最小化,使壳体的各项性能都有所提高。为以后潜艇耐压壳的优化设计提供了参考。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:U674.76

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 程妍雪;基于非均匀加肋理论的耐压壳优化设计[D];哈尔滨工程大学;2012年
2 黄科;大深度发射管纵横加肋结构优化设计研究[D];中国舰船研究院;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 田维锋;周水兴;梅盖伟;;肋拱桥施工仿真的误差分析[J];四川建筑科学研究;2010年01期
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8 张明超;盛宏玉;;消能支撑框架减震结构的动力时程分析[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2010年05期
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10 刘平;崔建华;杨爱玉;王领;夏尧;;大体积钢筋混凝土转换梁底部钢筋应力分析[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2012年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 石勇;;传动系的优化设计[A];“2011西部汽车产业·学术论坛”暨四川省汽车工程学会四届第九次学术年会论文集[C];2011年
2 刘相;;汽车车速的计算及优化[A];“2011西部汽车产业·学术论坛”暨四川省汽车工程学会四届第九次学术年会论文集[C];2011年
3 李建业;曹红胜;李波;吴国强;郑科;;局部随机腐蚀对双层柱面网壳稳定性影响的数值分析[A];'2011全国钢结构学术年会论文集[C];2011年
4 谭伦;王多垠;;内河框架直立式码头抗震分析方法及措施的探讨和应用[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
5 陈志嵩;彭远东;;直进式拉丝机组门盖系统结构设计[A];纪念《金属制品》创刊40周年暨2012年金属制品行业技术信息交流会论文集[C];2012年
6 冯智睿;张恩龙;;隔膜泵曲轴的参数化有限元分析[A];科学发展与社会责任(A卷)——第五届沈阳科学学术年会文集[C];2008年
7 裘洪礼;王赟;;提高加热炉辐射系数精度的计算方法[A];中国计量协会冶金分会2012年会暨能源计量与节能降耗经验交流会论文集[C];2012年
8 张立红;刘泽勇;窦建忠;;冷轧带钢跑偏的调整方法[A];2011年第九届全国连铸学术会议论文集[C];2011年
9 朱邦俊;葛沈瑜;王丹;;潜艇耐压船体初挠度的应力分析及允许偏差的讨论[A];纪念徐秉汉院士船舶与海洋结构力学学术会议论文集[C];2011年
10 王永军;万正权;舒蕾;;肋骨布置方式对圆柱壳结构强度的影响[A];纪念徐秉汉院士船舶与海洋结构力学学术会议论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张志勇;企业物流资源配置决策方法研究[D];合肥工业大学;2010年
2 江德增;斜塔斜拉桥施工与运营过程中的力学行为研究[D];华南理工大学;2010年
3 黄永辉;钢管混凝土拱桥拱肋病害机理与影响分析及吊杆更换技术研究[D];华南理工大学;2010年
4 向国齐;支持向量回归机代理模型设计优化及应用研究[D];电子科技大学;2010年
5 刘向东;24kV永磁机构真空断路器关键技术研究[D];沈阳工业大学;2010年
6 沙丽荣;基于正交基神经网络的结构可靠性分析[D];吉林大学;2011年
7 陈进杰;城市轨道交通项目广义全寿命周期成本理论与应用研究[D];北京交通大学;2011年
8 郭猛;框架—密肋复合墙结构抗震性能与设计计算方法研究[D];北京交通大学;2011年
9 王楠;发电调度优化模型与方法研究[D];华北电力大学(北京);2011年
10 乔赫廷;连续体结构拓扑优化模型讨论及其应用[D];大连理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 薛志鹏;断层活化导致井巷破坏的数值模拟分析[D];河南理工大学;2010年
2 马飞飞;框架结构轻钢加层的地震反应分析研究[D];山东科技大学;2010年
3 刘鸣;双回路直线型圆管角钢组合型输电塔静动力分析[D];山东科技大学;2010年
4 王睿;井筒受采空区塌落影响的破坏机理及治理研究[D];山东科技大学;2010年
5 许宏成;拉索预应力双曲抛物面网壳结构受力性能研究[D];山东科技大学;2010年
6 李全;驱动滚筒仿生表面增摩技术研究[D];山东科技大学;2010年
7 张传晖;煤矿架空乘人装置的系统研究[D];山东科技大学;2010年
8 孙晓红;小口径深井救援机器人的设计研究[D];山东科技大学;2010年
9 何敬玉;罗茨鼓风机振动噪声分析与数值模拟研究[D];山东科技大学;2010年
10 田珍菊;证券投资组合优化模型及其有效算法[D];辽宁师范大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘勇;张政;徐治平;;环肋圆柱壳肋骨侧向稳定性加强措施研究[J];船舶工程;2008年03期
2 洪林,刘涛,崔维成,谢锡南,祁恩荣;基于参数化有限元的深潜器主框架优化设计[J];船舶力学;2004年02期
3 朱邦俊,万正权,徐秉汉,邵冬云;半圆环壳型肋骨加强的耐压圆柱壳结构稳定性研究[J];船舶力学;2005年01期
4 吕春雷;王晓天;姚文;梁超;;多种型式肋骨加强的耐压圆柱壳体结构稳定性研究[J];船舶力学;2006年05期
5 伍莉;孟凡明;陈小宁;张涛;刘土光;刘均;;藕节形大深度潜水器耐压壳体优化设计[J];船舶力学;2008年01期
6 郭惠勇;曾虹;李正良;;离散变量结构优化设计的理论与方法[J];重庆科技学院学报(自然科学版);2010年04期
7 刘康林;黄丽红;童长河;;外压容器设计的解析算法[J];福州大学学报(自然科学版);2011年02期
8 毛佳;江振宇;陈广南;张为华;;轴压薄壁加筋圆柱壳结构优化设计研究[J];工程力学;2011年08期
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王林;深海耐压结构型式及稳定性研究[D];中国舰船研究院;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 王燕舞;对称双圆弧柱壳强度及稳定性解析计算方法研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
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5 单珊;复杂载荷作用下圆柱壳的动态屈曲研究[D];大连理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 郭健;多学科设计优化技术研究[D];西北工业大学;2001年
2 穆雪峰;多学科设计优化代理模型技术的研究和应用[D];南京航空航天大学;2004年
3 许河川;基于形状优化的多级优化设计的研究[D];南京航空航天大学;2004年
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5 茹兴鹏;计算智能在机械结构优化设计中的应用[D];南京理工大学;2004年
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱国锋,吴剑国,谢祚水;潜艇结构的失效模式及影响分析[J];船舶工程;2002年06期
2 石德新,耿峰,黄小平,王晓天,崔宏斌;潜艇结构疲劳裂纹形成寿命的分析[J];哈尔滨工程大学学报;2000年03期
3 ;我校潜艇结构振动与噪声研究取得多项成果[J];华中科技大学学报(自然科学版);1992年05期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 潘广善;李良碧;万正权;王自力;;潜艇结构的焊接残余应力研究综述[A];第四届全国船舶与海洋工程学术会议论文集[C];2009年
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9 林一;任慧龙;张健;于昊;;潜器结构碰撞强度分析[A];黑龙江省造船工程学会2008年学术年会论文集[C];2008年
10 郭日修;;船舶结构力学在中国传播、发展与船舶力学学术委员会——祝贺船舶力学学术委员会成立30周年[A];七届更迭 三十回眸——第七届船舶力学学术委员会全体会议论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 记者 罗沙 余晓洁;“蛟龙”号今日冲击5000米新纪录[N];新华每日电讯;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 陈炉云;基于多学科设计优化的潜艇结构-声辐射优化研究[D];上海交通大学;2008年
2 王林;深海耐压结构型式及稳定性研究[D];中国舰船研究院;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 黄埔;潜艇结构模型振动声辐射及其灵敏度分析[D];大连理工大学;2013年
2 王燕;潜艇结构的优化设计方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 曲先强;潜艇结构疲劳强度的数字仿真分析[D];哈尔滨工程大学;2003年
4 李晗;新高强钢潜艇结构疲劳裂纹扩展寿命研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
5 吴九强;潜艇与可潜器结构可靠性分析及综合性能评估方法研究[D];华中科技大学;2006年
6 牟彬杰;圆柱壳全频段声振特性研究[D];华中科技大学;2012年
7 李军向;正交加筋的无限长圆柱壳在水下的振动与声辐射特性[D];武汉理工大学;2004年
8 黄科;大深度发射管纵横加肋结构优化设计研究[D];中国舰船研究院;2013年
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