[发明专利]一种海洋平台设备安装基座结构优化方法

说明书

本发明公开了一种海洋平台设备安装基座结构优化方法，以基座结构中的基座肘板、腹板和双层底的纵骨、横骨中各单元密度为优化设计变量，输出端评价点群的加速度响应幅值最小为目标函数，进行加速度响应幅值最小目标函数下基座拓扑开孔优化；以基座面板、肘板、腹板、基础结构双层底的上板和下板以及纵骨、横骨的厚度为设计变量，基座输出端评价点群的加速度响应幅值最小为目标函数，进行加速度响应幅值最小目标函数下基座拓扑加筋优化。本发明的有益效果是拓扑加筋与开孔综合优化后的双层底结构较原始结构的减振效果大幅度提高。

技术领域

本发明属于海洋平台技术领域，涉及一种海洋平台设备安装基座结构优化方法。

背景技术

海洋平台设备安装基座用来连接设备和平台结构，既承受设备的动静载荷又传递载荷，而且对设备传递下来的动载荷起到隔离作用。因此，开展基座减振设计是振动噪声控制的关键环节之一，对降低结构振动和噪声辐射，提高平台结构安全性，改善平台上人员居住环境具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海洋平台设备安装基座结构优化方法，本发明的有益效果是拓扑加筋与开孔综合优化后的双层底结构较原始结构的减振效果大幅度提高。

本发明所采用的技术方案是以基座结构中的基座肘板、腹板和双层底的纵骨、横骨中各单元密度为优化设计变量，输出端评价点群的加速度响应幅值最小为目标函数，基座结构的体积分数以及输入端、输出端评价点群的初始加速度响应为约束条件，加速度响应幅值最小目标函数下基座拓扑开孔优化数学列式：

式中，T＝[t₁,t₂,...,t_n]^T为单元拓扑优化设计变量，拓扑设计变量取值为t_i，其取值范围为大于0小于等于1，W^L、W^U表示基座的最小重量和最大重量，a^U、a^L代表在所测频率区间内输入端评价点群、输出端评价点群的加速度响应幅值的最大值和最小值，f^U、f^L表示所测频率范围的最大值和最小值，k、p表示在此频率下加速度响应有最大幅值；

以基座面板、肘板、腹板、基础结构双层底的上板和下板以及纵骨、横骨的厚度为设计变量，基座输出端评价点群的加速度响应幅值最小为目标函数，基座体积以及输入端、输出端评价点群的初始加速度幅值为约束条件，加速度响应幅值最小目标函数下基座拓扑加筋优化数学列式：

t₀为未设置加强筋的初始厚度。

基于上述方案，提出基座在加筋的基础上再进行开孔优化，开展拓扑加筋与开孔综合优化，在确保结构刚度、强度的基础下，通过拓扑加筋与拓扑开孔的综合优化，减小振动响应，同时还能有效控制基座质量。以基座结构中的基座肘板、腹板和双层底的纵骨、横骨中各单元密度为优化设计变量，输出端评价点群的加速度响应幅值最小为目标函数，基座结构的体积分数以及输入端、输出端评价点群的初始加速度响应为约束条件。

加速度响应幅值最小目标函数下基座拓扑加筋与开孔综合优化数学列式：

式中，T＝[t₁,t₂,…,t_n]^T为单元拓扑优化设计变量，拓扑设计变量取值为t_i，其取值范围为大于0小于等于1，W^L、W^U代表基座的最小重量和最大重量，a^U、a^L表示在所测频率区间内输入端评价点群、输出端评价点群的加速度响应幅值的最大值和最小值。f^U、f^L表示所测频率范围的最大值和最小值，k、p表示在此频率下加速度响应有最大幅值。

附图说明