设计相关动载荷作用下的水下耐压结构拓扑优化

作     者：詹可 蒋垣腾 赵敏 ZHAN Ke;JIANG Yuanteng;ZHAO Min

作者机构：上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院海洋工程国家重点实验室上海200240 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51779139,U2067220) 中核集团“青年英才”科研资助项目 上海市人才发展资金资助项目(2018029) 

出 版 物：《海洋工程》 (The Ocean Engineering)

年 卷 期：2022年第40卷第6期

页      码：83-96页

摘      要：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。

主 题 词：水下内爆 耐压结构 拓扑优化 设计相关动载荷 频率 

学科分类：081505[081505] 08[工学] 0815[工学-矿业类] 0824[工学-林业工程类] 0814[工学-地质类] 082401[082401] 

D　O　I：10.16483/j.issn.1005-9865.2022.06.009

馆 藏 号：203115624...