基于代理模型的自升式海洋平台桩靴结构优化

自升式海洋平台桩靴作为平台的重要组成部分存在结构庞大笨重、应力分布不均等问题,以自升式海洋平台JU2000E桩靴为研究对象,应用Ansys软件建立有限元模型,依据美国船级社（ABS）规范对其在预压载工况和风暴自存工况下进行强度分析与校核,采用桩靴各结构板厚作为优化设计变量,通过最优拉丁超立方抽样选取样本点,结合径向基函数（Radial Basis Function,RBF）神经网络算法建立设计变量和各响应的代理模型,并基于第二代非劣解遗传算法（NSGA-Ⅱ）对桩靴进行多目标优化。对优化后的桩靴进行仿真验证,桩靴重量减轻、应力减小且分布更均匀。     

融合仿真模型与数据的水下节流阀冲蚀速率预测方法北大核心CSCD

为解决由于水下生产系统节流阀与含固体沙粒的流体在冲蚀过程中相互作用发生冲蚀退化动态演变,导致冲蚀速率预测结果不准确的问题,提出了一种数值模拟与试验数据相结合的方法。首先通过冲蚀试验获得测试样本的表面轮廓变化特征,建立不同冲蚀时间下的有限元模型,再在ANSYS FLUENT仿真环境下,将有限元模型、两相流模型和冲蚀模型相结合,进行仿真试验获得不同时间尺度与表面形貌下水下节流阀的冲蚀速率,并对水下节流阀的冲蚀速率和流场压力进行分析;最后,利用RBF神经网络对水下节流阀的冲蚀仿真数据进行函数拟合,建立融合冲蚀退化动态演变的水下节流阀冲蚀速率预测模型,结果表明,所建立的基于数值模型与数据的水下节流阀冲蚀速率预测模型与传统冲蚀速率预测模型相比,准确率提高了12.3%。     

基于虚拟材料模型的螺栓松动预测研究

螺栓连接在风力发电机等复杂装备中得到了广泛应用。设备的工作载荷及机械振动会引起螺栓松动,导致螺栓连接失效,严重影响设备的正常运行。为此,以海上风力发电机塔筒连接螺栓为研究对象,建立了螺栓结合面连接刚度模型,进行了塔筒法兰连接螺栓的松动状态预测研究。首先,建立了螺栓结合面刚度,通过虚拟材料模型对其进行了表征,探究了预紧力对虚拟材料层模型的影响特性,为有限元模型提供了参数;然后,通过力锤实验,并结合实测数据建立了高精度的有限元模型;最后,通过法兰连接件的前10阶扭转、弯曲固有频率,以任意两阶模态的频率变化平方比、预紧力变化前后频率相对变化比分别作为螺栓定位、定量指标,进行了螺栓松动预测。研究结果表明：随着预紧力的增加,固有频率呈现逐渐增大的趋势,但灵敏度稍有下降;通过对螺栓松动测试结果的统计可得,螺栓松动定位识别精度达到95.24%;单、多螺栓预紧力下降程度定量精度分别为93.4%、90.2%;基于虚拟材料模型的螺栓松动预测方法具备精度高、通用性强的特点,可为螺栓连接的数字孪生实时监测提供重要参考。     

基于动态贝叶斯网络的变幅载荷下疲劳裂纹扩展预测方法

针对当前疲劳裂纹扩展预测研究中较少考虑不确定因素而导致预测结果偏差大的问题,提出基于动态贝叶斯网络（DBN）的疲劳裂纹扩展预测方法. 以变幅载荷作用下的疲劳裂纹扩展为具体对象,利用统一疲劳寿命预测（UFLP）模型构建疲劳裂纹扩展的物理状态方程;分析疲劳裂纹扩展过程典型不确定因素之间的联系,基于动态贝叶斯网络建立疲劳裂纹扩展动态性能退化模型;采用粒子滤波（PF）推断算法,向动态性能退化模型输入裂纹观测数据,修正预测结果,降低不确定因素的影响. 根据已有的裂纹扩展实验数据,给出具有不确定因素疲劳裂纹扩展预测的仿真算例,结果表明,所提出的基于动态贝叶斯网络的变幅载荷作下疲劳裂纹扩展预测方法较现有方法能够取得更好的预测精度.