舰船复合材料夹层板架结构的分级递进优化设计方法

       由于复合材料板架结构具有各向异性、界面复杂及可设计变量众多等特性，因而在开展优化设计时往往困难重重。对此，采用分级递进优化设计方法。以某型舰甲板室舷侧复合材料夹层板架结构为对象，首先根据T程实际并结合复合材料板架结构的设计特点，提取所有可设计变量，并在此基础上分析所有设计变量的灵敏度特征规律；然后，对该夹层板架结构进行两级优化计算与分析；最后，对优化前后的计算结果进行对比分析。研究结果表明，分级递进优化设计方法能有效解决复杂的复合材料板架结构多变量设计问题。

       板架结构具有承载能力强、重量轻的特点，被广泛用于船舶结构，且随着复合材料在舰船结构上的应用，也得到了越来越广泛的关注。对复合材料板架结构开展优化设计方法应用基础研究，有利于科学、合理地评价舰船复合材料结构的优越性，具有重要的T-程价值和理论意义。

       复合材料板架结构由于具有各向异性，且界面复杂、可设计变量众多，因而优化设计难度大，而传统的数学规划法或准则法却很难解决此类问题。近年来，国内外学者对此开展了广泛的研究。吴莉莉等l提出了加筋板稳定性约束下的二级协同优化算法。乔巍等采用等效弯曲刚度法实现了铺层顺序的优化。赵群等提出了基于压弯刚度复合材料加筋板的布局优化设计方法。李烁等4I应用神经网络对复合材料帽形筋加筋板进行了优化。张铁亮等5I采用试验设计建立了代理模型方法。刘克龙等6I在对机翼的气动结构进行多学科优化设计时运用了低自由度协同优化方法。Blair等将快速建模方法应用到了翼面结构的布局优化设计中。Nagendra等811应用改进的遗传算法对加筋板结构进行了优化设计。

       本文将采用分级递进优化设计方法，对复合材料板架结构的设计变量进行系统分解，通过对子系统的递进优化和相互协调，解决舰船T程实践中复合材料板架结构的多变量设计问题。

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