[发明专利]一种海洋平台设备安装基座结构优化方法

摘要

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。

主权项

1.一种海洋平台设备安装基座结构优化方法，其特征在于：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：/n /n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，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，表示在此频率下加速度响应有最大幅值；/n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：/n /nt₀为未设置加强筋的初始厚度；/n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，t₀为未设置加强筋的初始厚度，W^L、W^U代表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评价点群加速度响应的最大值和最小值，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，例表示评价点A在150Hz时加速度响应幅值最大；/n基座拓扑加筋与开孔综合优化：/n基于以上两种方案提出对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，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；/n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：/n /n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，例表示评价点A在150Hz时加速度响应幅值最大；/n参数优化：/n本优化方案中以基座面板、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；/n基座结构参数优化数学列式为：/n /n式中t_i表示各板的单元厚度值，t^U和t^L表示厚度的上限值和下限值，W^U、W^L表示基座整体质量最大值和最小值，W_i为优化后基座重量值，a^U、a^L表示在所测频率范围内输入端评价点群、输出端评价点群的加速度响应的最大值和最小值，k、p表示获得加速度最大幅值时所位于的频率值，如表示评价A点在频率为150HZ处加速度幅值最大，f^U及f^L表示频率的上限和下限。/n