摘要：在浩瀚的海洋世界中,船舶作为连接各大洲、促进全球经济与文化交流的重要载体,其设计不仅关乎功能性与实用性,更蕴含着深厚的美学价值。随着科技的进步与人们对生活品质追求的不断提升,如何在确保船舶安全性的基础上,赋予其独特的美学魅力,成为当前船舶设计领域函待解决的重要课题。安全性作为船舶设计的首要原则,贯穿于整个设计过程之中。

摘要：在常规的声子晶体拓扑优化中,内层的多波矢特征值分析和外层的单胞布局设计变量寻优构成双层嵌套问题,两个层次嵌套式迭代求解导致三维拓扑优化设计面临计算量剧增的难题。为提高优化设计的效率,将用于结构固有频率优化问题的分析与设计序列迭代的思想拓展至三维声波声子晶体的拓扑优化,通过将内层特征值问题转化为单次逆迭代获得拓扑优化中间结果对应的逐次近似能带结构,并根据优化结果进行参数化建模以研究三维声子晶体拓扑优化解的带隙特性。通过参数化扫掠,给出了不同参数下的相对带隙和带隙上下界。进一步总结了不同参数对声子晶体带隙的影响,为三维声波声子晶体构型设计提供指导。

摘要：低旁瓣宽带换能器可提高声呐系统的探测精度和抗干扰能力。综合采用1-3型压电复合材料压电相非均匀分布技术、匹配层多模耦合技术,设计了一款低旁瓣、宽带高频水声换能器。建立了其理论计算模型与仿真模型,结合数值计算、有限元仿真分析了频率与压电相体积百分比的变化规律、旁瓣级与圆环半径的变化规律。优选设计参数,完成制备并测量该款换能器,实测结果与仿真基本一致,试验验证了该设计思路可实现低旁瓣宽带换能器。换能器实测旁瓣级-23.9 dB,较常规活塞阵最大旁瓣级降低6.3 dB,中心频率300 kHz,发射电压响应带宽(-3 dB)达150 kHz。

摘要：浮式风机平台在深远海环境中的稳定性和安全性是浮式风机系统的核心问题。以浮式风机平台为研究对象,基于长、短期两种设计波方法,结合实际波浪长期统计数据和波浪短期预报数据,通过数值模拟分析了多载荷控制参数对极端波浪载荷作用下设计波参数的影响,并评估了浮式风机平台使用不同设计波方法所得的结构强度。研究结果表明:传统中纵剖面、中横剖面以及水线面的载荷控制参数无法准确捕捉浮式风机平台所遭受的最危险载荷,在浮式风机平台结构强度分析中还需要考虑不同结构连接位置的应力集中现象,因而需要分析多载荷控制参数对结构强度的影响;长期统计设计波法能够更全面地反映海洋环境的复杂性,可得到浮式风机平台处于最危险状态的设计波参数,而短期设计波法则在快速评估极端波浪条件下的结构强度方面具有优势,二者可根据浮式风机平台的不同设计阶段配合使用;通过设计波法寻找最危险工况不能仅比较设计波参数中的波高,由计算结果发现两种设计波法计算所得的最大应力不一定对应在最大波高上,即单凭设计波波高参数不能判断该设计波为最危险工况,需要综合考虑设计波的波高、波浪周期、浪向和相位等参数对结构强度的影响。研究结果对于浮式风机平台的结构设计和安全评估具有重要意义。

摘要：以负泊松比复合材料夹层板为研究对象,对其振动特性展开研究。首先,设计并制备了夹层板模型,对其进行空气中的强迫振动试验;然后,基于有限元法建立数值模型进行仿真计算,对比试验与仿真结果验证了夹层板数值模型的合理性与可靠性;最后,探究了芯层中格栅截面的形式、角度、厚度以及格栅材料对整体夹层板振动特性的影响。研究表明:当芯层等效密度相同时,内凹六边形格栅更有利于结构的减振设计;结构振动响应随截面角度的减小而减小;截面厚度变化对不同频段内振动响应曲线影响不同,但对响应的峰值大小影响较小;格栅材料为增强碳/玻璃混杂纤维的夹层板振动响应最小。

摘要：空投方舱的方形系数过大,使得方舱在航行时艏摇、横摇、纵摇严重,水动力性能较差,需针对方舱的入水航行问题进行水动力性能分析,并为其设计优选附体,改善方舱的稳定性.根据确定的方舱主尺度、船型参数以及重心位置可行域,利用CFD方法研究方舱的水动力性能,包括快速性、耐波性、航向稳定性等,为方舱设计并优化附体.其中快速性方面,计算固定吃水、纵倾时的阻力以及空载、设计载况下放开纵摇和垂荡的静水阻力;耐波性主要计算空载、设计载况下的波浪增阻和自由横摇衰减时间,增加舭龙骨以改善横摇稳定性;航向稳定性主要计算方舱艏摇衰减时间,并加装艏艉鳍改善其航向稳定性;最后对加装优选附体的方舱进行分析对比,并完成实船阻力、功率预估.通过加装附体的方式对方舱进行优化,水动力性能分析证明了其动力和推进系统可行性,初步确定加装优选附体的方舱模型,为后续总体设计及其设备选取提供技术参考.

摘要：船舶结构设计是船舶建造的核心环节,直接影响船舶的性能、安全性和经济性,随着船舶类型和用途趋于多样化,结构设计的复杂性也在增加。本文旨在探讨船舶结构设计对工程造价的影响因素,并提出相应的控制策略,以期为船舶设计与建造提供理论支持和实践指导。

摘要：为推进工业绿色发展,引导企业绿色产品设计,以某船舶胎架为研究对象,对其进行轻量化设计。运用UG对胎架进行参数化建模,基于Ansys仿真平台,对胎架进行静力学分析,采用中心复合试验设计方法,以胎架的质量、总变形量、最大等效应力和安全系数为性能指标,胎架上的两种板厚尺寸为设计变量,构建了胎架二阶响应面模型,采用遗传算法对胎架进行多目标求解优化,实现胎架的轻量化设计,并对该方法进行鲁棒性验证。胎架的轻量化设计作为一种绿色产品设计,可以为造船企业在辅助工装设计时提供参考方法和依据。

摘要：针对鸟群算法易陷入局部最优解的问题,本文提出一种多维度自由粒子改进鸟群算法,并基于FPBSA算法提出了一种舰船管道路径设计方法。提出一种编码方法,采用莱维飞行替代鸟群算法的随机搜索过程,增强算法寻优能力;设计一种多维度自由粒子用于精准寻优,解决算法在处理多维度问题时容易陷入局部最优解的问题;给出一种新的分支管道处理策略,并给出了一种可用于求解单管道、分支管道混合布置设计的舰船管道路径设计方法。对比实验结果表明:FPBSA算法在相同条件下收敛速度提升了约80%,证明了所提算法的高效性和其卓越的快速收敛性能。同时,通过仿真案例和UTS实际案例进一步证明了所提算法的实用性和可靠性。研究成果可以为实际舰船的管道布置设计提供依据和支撑。

摘要：针对四轮独立驱动与转向(4WID-4WIS)型港口重载自动导引车(AGV)常见的驱动电机失效情况,提出了三层控制结构的容错控制策略来进行转向稳定性容错控制。上层控制模块设计为模型预测控制器(MPC)与PI车速跟随控制器,实现港口AGV的路径跟踪;中层控制模块设计为横摆角速度、质心侧偏角RBF神经网络鲁棒滑模控制器,用来计算出最佳附加横摆力矩;下层控制模块设计为失效分配策略,对力矩进行重新分配。最后,搭建了CarMaker测试平台,通过实验验证了容错控制策略的有效性与优越性。