船用柴油機(jī)關(guān)鍵件多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方法研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代船舶對(duì)船用柴油機(jī)綜合性能要求的提高，要求在其設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中綜合考慮各學(xué)科之間的耦合，提高船用柴油機(jī)的整體設(shè)計(jì)水平。本文針對(duì)船用柴油機(jī)關(guān)鍵件設(shè)計(jì)優(yōu)化問(wèn)題，結(jié)合復(fù)雜系統(tǒng)建模理論，構(gòu)建了基于多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化(Multidisciplinary DesignOptimization，MDO)的船用柴油機(jī)關(guān)鍵件多學(xué)科協(xié)同設(shè)計(jì)總體技術(shù)框架，對(duì)其涉及的復(fù)雜系統(tǒng)建模與分解、多學(xué)科優(yōu)化模型處理、多目標(biāo)優(yōu)化決策等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了研究。在此基礎(chǔ)上，結(jié)

2、合CAD/CAE/CAO一體化集成的產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)思想，開(kāi)發(fā)了面向船用柴油機(jī)多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化的快速設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)平臺(tái)，從而有效地支持我國(guó)船用柴油機(jī)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程。
　　論文開(kāi)展的主要研究?jī)?nèi)容和成果包括:
　　(1)基于復(fù)雜系統(tǒng)建模理論，提出了船用柴油機(jī)關(guān)鍵件多學(xué)科協(xié)同設(shè)計(jì)優(yōu)化總體技術(shù)框架，分析了相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，并建立了多層次的船用柴油機(jī)關(guān)鍵件多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化模型及其求解策略。分析了船用柴油機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)涉及的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、振動(dòng)和熱學(xué)等學(xué)科設(shè)

3、計(jì)要求，并從“產(chǎn)品級(jí)-系統(tǒng)級(jí)-部件級(jí)-零件級(jí)”四個(gè)層次對(duì)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的性能耦合與設(shè)計(jì)分析手段進(jìn)行解析。
　　(2)針對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化的學(xué)科分析模型的精度問(wèn)題，提出了考慮復(fù)雜結(jié)構(gòu)結(jié)合面特性的多學(xué)科性能精細(xì)化仿真建模方法，并通過(guò)靜、動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)組合結(jié)構(gòu)的非線性特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究;針對(duì)仿真分析模型的可重用性問(wèn)題，提出了基于主模型的MDO多視圖建模方法，實(shí)現(xiàn)了基于多視圖模型的船用柴油機(jī)關(guān)鍵件多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化。
　　(3)針對(duì)多學(xué)

4、科設(shè)計(jì)優(yōu)化的效率和精度的協(xié)調(diào)問(wèn)題，提出了基于數(shù)據(jù)挖掘和知識(shí)發(fā)現(xiàn)的多學(xué)科優(yōu)化模型約簡(jiǎn)方法。結(jié)合試驗(yàn)設(shè)計(jì)和代理模型技術(shù)，完成了柴油機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)多學(xué)科優(yōu)化模型的簡(jiǎn)化，實(shí)現(xiàn)了船用柴油機(jī)等復(fù)雜產(chǎn)品多學(xué)科優(yōu)化過(guò)程的精度和效率的有效協(xié)調(diào)。
　　(4)針對(duì)多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化中的目標(biāo)決策問(wèn)題，對(duì)經(jīng)典的多目標(biāo)進(jìn)化算法進(jìn)行了比較研究，選取典型測(cè)試函數(shù)對(duì)其Pareto最優(yōu)化解集的分布性、魯棒性和運(yùn)行效率等性能進(jìn)行綜合了評(píng)價(jià);提出了基于穩(wěn)健性設(shè)計(jì)的多目標(biāo)組合優(yōu)化