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基于Box-Behnken响应面法的SPS烟囱结构设计优化

Structural design of SPS chimney and optimization of Box-Behnken response surface method

作     者:马清勇 田阿利 赵元帅 傅梓轩 姚鹏 MA Qing-yong;TIAN A-li;ZHAO Yuan-shuai;FU Zi-xuan;YAO Peng

作者机构:江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212000 

出 版 物:《舰船科学技术》 (Ship Science and Technology)

年 卷 期:2021年第43卷第9期

页      面:37-43页

学科分类:08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 

基  金:国家自然科学基金资助项目(51109101,51509115) 高技术船舶科研项目(K24367) 

主  题:SPS烟囱 替代设计 结构参数优化 响应面法 

摘      要:为实现舰船轻量化设计,且具备更优良的力学性能,采用钢聚氨酯夹层板(Steel-Polyurethane Sandwich plate,SPS)结构替代传统钢制加筋板,形成新型烟囱结构设计方案,并基于Box-Behnken响应面法开展SPS烟囱结构的优化。以烟囱结构位移和等效应力作为优化目标,结构尺寸和总重量为约束条件,建立优化模型,得到优化后的SPS烟囱结构设计方案,并采用有限元法,对优化前后的方案进行仿真计算;对优化目标进行分析对比,验证了优化结果的有效性和准确性。结果表明,优化后适用的SPS烟囱结构,在减重13.16%的情况下,位移减小19.50%,应力降低31.96%,说明采用响应面法对SPS烟囱实现多目标优化可行,且优化效果明显。

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