陸鯤鵬

摘? 要：任何船舶結(jié)構(gòu)，都是非常具有復(fù)雜性的?，F(xiàn)階段因?yàn)槭袌?chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，經(jīng)濟(jì)水平提升，促進(jìn)科技迅速更新，國(guó)內(nèi)的各個(gè)行業(yè)發(fā)展創(chuàng)新非常迅速，讓船舶制造業(yè)也是要加強(qiáng)自身的轉(zhuǎn)變，在船舶結(jié)構(gòu)方面要運(yùn)用合適的優(yōu)化方法，讓船舶結(jié)構(gòu)可以符合客觀的需求，達(dá)到良好的制造效果。需要結(jié)合船舶的實(shí)際建造需求，對(duì)船舶結(jié)構(gòu)展開適當(dāng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。該文是對(duì)船舶結(jié)構(gòu)一些優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法展開分析，介紹船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化應(yīng)用，希望對(duì)船舶制造業(yè)的實(shí)際發(fā)展有一定借鑒價(jià)值。

關(guān)鍵詞：船舶結(jié)構(gòu)? 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法? 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U662 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2020）05（c）-0055-02

近年來國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)整體發(fā)展是十分迅速的，船舶制造業(yè)也是有非常明顯的進(jìn)步，尤其是科技迅速更新，讓船舶制造業(yè)面臨諸多的挑戰(zhàn)，這對(duì)船舶制造的質(zhì)量以及速度都是提出非常高的要求，需要借助合理的手段，在船舶的質(zhì)量有所保障的基礎(chǔ)上，讓船舶制造的效率實(shí)現(xiàn)全面提升，這是諸多企業(yè)要面臨的一個(gè)關(guān)鍵問題，船舶結(jié)構(gòu)要展開合理優(yōu)化。然而船舶結(jié)構(gòu)實(shí)施優(yōu)化設(shè)計(jì)是比較復(fù)雜的工作，要找到合適的優(yōu)化方法，并展開實(shí)踐應(yīng)用，讓船舶結(jié)構(gòu)可以滿足客觀的需求。

1? 船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)概述

1.1 船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)概念

船舶制造業(yè)迅速發(fā)展，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的引入，讓船舶設(shè)計(jì)的諸多知識(shí)出現(xiàn)變化，科技實(shí)現(xiàn)了全面更新。船舶設(shè)計(jì)中，無論是運(yùn)用任何的設(shè)計(jì)方式，都是需要保證船舶結(jié)構(gòu)有足夠的安全性以及便捷性，然后才能追求船舶設(shè)計(jì)的效益，這是對(duì)船舶結(jié)構(gòu)展開設(shè)計(jì)的原則。為了最大程度上挖掘出經(jīng)濟(jì)效益，在船舶結(jié)構(gòu)的實(shí)際設(shè)計(jì)中，對(duì)船舶結(jié)構(gòu)的形式展開適當(dāng)創(chuàng)新，其中涉及到大小以及外形等重要的信息，注重速度和重量方面的追求，符合船舶結(jié)構(gòu)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)技術(shù)要求要進(jìn)行滿足。保證在設(shè)計(jì)中，船舶結(jié)構(gòu)的動(dòng)力形態(tài)達(dá)到完美[1]。

1.2 船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化分類

依據(jù)變量屬性，可以將船舶結(jié)構(gòu)的實(shí)際優(yōu)化，分成離散模型、混合變量以及連續(xù)模型。因?yàn)榇爸圃毂旧硎欠浅?fù)雜和繁瑣的一個(gè)過程[2]。其中涉及到的問題是非常多的，船舶制造要注重連續(xù)性以及離散型，在制造骨材中要注重連續(xù)性，而鋼材的厚度以及型材方面，則是要注重離散模型，那么在船舶結(jié)構(gòu)的實(shí)際設(shè)計(jì)中，就是混合設(shè)計(jì)的方式。

2? 船舶結(jié)構(gòu)經(jīng)典優(yōu)化設(shè)計(jì)方式

2.1 準(zhǔn)則優(yōu)化設(shè)計(jì)方式

船舶結(jié)構(gòu)中運(yùn)用準(zhǔn)則法展開優(yōu)化，是借助力學(xué)知識(shí)以及工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，建立優(yōu)化設(shè)計(jì)的方案，這種類型的優(yōu)化方式，符合各類約束限制，選擇最合適的準(zhǔn)則法設(shè)計(jì)。這種方式的優(yōu)點(diǎn)，主要是在船舶結(jié)構(gòu)的實(shí)際設(shè)計(jì)中，物理層作用是十分明確的，便于分析工作的順利開展，其中計(jì)算的過程很簡(jiǎn)單;另外，在具體的計(jì)算中，結(jié)構(gòu)分析很少，收斂的速度是非常快的，在最初對(duì)傳播結(jié)構(gòu)展開應(yīng)用的時(shí)候，這種設(shè)計(jì)方式也得到一定的應(yīng)用。這種優(yōu)化方式也有一定的劣勢(shì)，主要是無法保證計(jì)算結(jié)果實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化，也難以對(duì)收斂性展開驗(yàn)證，在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合實(shí)際的情況，將各類的設(shè)計(jì)完成。因?yàn)檫@種方法的劣勢(shì)，在其中融入形狀優(yōu)化，借助實(shí)踐形狀的設(shè)計(jì)，可以讓應(yīng)力集中得到避免，力學(xué)模型如果有太多變量，運(yùn)用這種方法，會(huì)讓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得到簡(jiǎn)化，在一般的船舶制造中，位移準(zhǔn)則法以及能量準(zhǔn)則法是比較常用的。

2.2 數(shù)學(xué)規(guī)劃設(shè)計(jì)方法

因?yàn)闇?zhǔn)則法在發(fā)展，諸多的專業(yè)開始對(duì)數(shù)學(xué)規(guī)劃展開分析，在20世紀(jì)70年代，一些學(xué)者確定了結(jié)構(gòu)優(yōu)化的界定，為規(guī)范法的發(fā)展提供了動(dòng)力，一般情況下，運(yùn)用的方法就是單目標(biāo)排序、函數(shù)評(píng)價(jià)等，在實(shí)際的應(yīng)用中，將諸多的目標(biāo)展開規(guī)范，然后簡(jiǎn)化成單獨(dú)的目標(biāo)，對(duì)單個(gè)目標(biāo)展開優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

數(shù)學(xué)規(guī)劃法，則是在規(guī)劃論上發(fā)展起來的，因?yàn)槔碚摰娜嫘?，?yīng)用的范圍也是非常廣泛的，這種方法本身具備收斂性，但是在船舶設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用中，還是有一定的缺陷存在，比如計(jì)算的環(huán)境是十分復(fù)雜的。收斂要消耗諸多的時(shí)間，尤其是在變量多的時(shí)候，更是嚴(yán)重耗時(shí)。另外，這種方法的計(jì)算也有諸多的隱性缺陷存在，所以成為這種方法的限制?；谶@些問題，一些學(xué)者做出了對(duì)該方法的改進(jìn)，在其中引入準(zhǔn)則法的一些優(yōu)勢(shì)，結(jié)合力學(xué)特征對(duì)該方法展開了完成，并對(duì)范圍進(jìn)行了完善，其中涉及到導(dǎo)入倒數(shù)、連續(xù)變量等諸多的內(nèi)容，讓該方法的運(yùn)算速度有一定程度上的提升。

3? 船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方式的應(yīng)用

3.1 遺傳模型優(yōu)化設(shè)計(jì)方式

所謂的遺傳模型，就是在相關(guān)的數(shù)學(xué)建模屬性基礎(chǔ)上進(jìn)行發(fā)展的，將船舶結(jié)構(gòu)展開優(yōu)化設(shè)計(jì)，分成離散變量、連續(xù)變量以及混合變量3種模型，是在傳統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上繼續(xù)發(fā)展出來的一種新的算法，諸多的專家分析了傳統(tǒng)模型的缺陷，建立了這種新算法。結(jié)合船舶結(jié)構(gòu)的實(shí)際特點(diǎn)，為了滿足其優(yōu)化設(shè)計(jì)，適當(dāng)融入了生物進(jìn)化領(lǐng)域的一些理論，建立了這種遺傳算法。經(jīng)過船舶結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)證明，這種算法是有一定盲目性的，在其中不需要對(duì)導(dǎo)數(shù)資料進(jìn)行導(dǎo)入，可以運(yùn)用目標(biāo)函數(shù)的建立，將以往方法的一些缺陷予以避免，讓船舶結(jié)構(gòu)展開優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化。一些優(yōu)化設(shè)計(jì)方面的工作，是經(jīng)過編碼集來實(shí)現(xiàn)的，然后借助二進(jìn)制的方式，對(duì)一些變量關(guān)系展開表現(xiàn)，然后解決在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的連續(xù)性以及離散性問題。對(duì)生物進(jìn)化展開效仿，在船舶結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中展開交叉算子，經(jīng)過設(shè)計(jì)實(shí)踐，這種優(yōu)化方式，對(duì)各類繁瑣的環(huán)境都有一定的適用性，在船舶結(jié)構(gòu)的實(shí)際優(yōu)化設(shè)計(jì)中，運(yùn)用這種方法可以取得比較顯著的效果，是船舶設(shè)計(jì)方面的革新和突破。

3.2 模糊原理優(yōu)化設(shè)計(jì)方式

模糊原理早在20世紀(jì)80年代開始發(fā)展起來，在模糊判決的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展，建立了限界搜索法，運(yùn)用到船舶結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，可以將結(jié)構(gòu)優(yōu)化的一些難題順利解決。運(yùn)用完善的模糊目標(biāo)，可以將閥值看成是變量。這樣避免在進(jìn)行一次求解情況下的最大水平法，經(jīng)過求解，對(duì)施工以及結(jié)構(gòu)等各類的要素展開思考，建立要素權(quán)重集，并進(jìn)行亂序結(jié)合，建立模糊評(píng)價(jià)法。然后可以明確模糊約束的容差，比如在船舶結(jié)構(gòu)中，對(duì)油船的槽型以及剖面展開計(jì)算，需要結(jié)合工程的具體情況，對(duì)模糊要素的具體覆蓋進(jìn)行確定，然后可以運(yùn)用合適的模糊優(yōu)化方法，在縮減原材料的情況下，讓船舶結(jié)構(gòu)得到設(shè)計(jì)優(yōu)化。

這種方式可以在一些繁雜工程內(nèi)展開應(yīng)用，可以有多個(gè)目標(biāo)問題。另外，對(duì)模糊結(jié)構(gòu)展開適當(dāng)拓展，讓多目標(biāo)實(shí)現(xiàn)模糊優(yōu)化的融合，并約束各層次模糊性。在對(duì)該方法展開應(yīng)用時(shí)，要注重建立符合模糊約束的子集，然后依據(jù)模糊判決，可以轉(zhuǎn)變成一般規(guī)劃，然后展開適當(dāng)求解。這種方法在船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用中，可以滿足現(xiàn)實(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)的需求，也能讓相關(guān)人員結(jié)合船舶結(jié)構(gòu)的需求，適當(dāng)選取應(yīng)用。

3.3 智能型優(yōu)化設(shè)計(jì)方式

當(dāng)下科技發(fā)展迅速，船舶結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)智能型設(shè)計(jì)，展開對(duì)船舶結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，已經(jīng)逐漸普遍起來。將基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行明確，然后結(jié)合船舶結(jié)構(gòu)的客觀需求，對(duì)設(shè)計(jì)問題展開分析，運(yùn)用數(shù)學(xué)規(guī)劃的方式，總結(jié)出最合適的設(shè)計(jì)方案。比如，在船舶設(shè)計(jì)企業(yè)，運(yùn)用這種方式，內(nèi)部的專家系統(tǒng)為優(yōu)化設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)，融合了諸多的經(jīng)典設(shè)計(jì)方式以及人工智能，讓系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加高效和便捷。這種方法中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法以及專家系統(tǒng)法占據(jù)主要的部分，為船舶結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供支持。

4? 結(jié)語

總之，經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展，國(guó)內(nèi)的船舶制造業(yè)也是在進(jìn)步，對(duì)船舶結(jié)構(gòu)展開優(yōu)化設(shè)計(jì)，要根據(jù)經(jīng)典方式以及智能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合實(shí)際的設(shè)計(jì)需求，選擇最合理的設(shè)計(jì)方案，讓船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以滿足客觀的需求。

參考文獻(xiàn)

[1] 龍周，陳松坤，王德禹.基于SMOTE算法的船舶結(jié)構(gòu)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2019，53（1）：26-34.

[2] 楊敬東，何瑞峰，劉文彬.基于遺傳粒子群算法的長(zhǎng)江水系貨多用途船結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J].重慶電力高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2018，23（1）：57-62.