针对设计过程中计算保守与试验难度大等问题，对耐压舱进行结构设计，在满足结构强度和稳定性要求的前提下，基于Workbench中的Design Exploration对耐压舱简化模型进行多目标优化分析。采用最佳填充空间设计（OSF）试验法得到优化变量的样本空间，利用神经网络构建优化响应面模型，并基于多目标遗传算法（MOGA）在回归模型中的应用，得到优化设计尺寸。经过仿真验证表明，优化后的耐压舱在强度和稳定性较好的前提下，质量和体积显著减小，实现了轻量化设计。
Aiming at the problems of conservative calculation and difficult experiments in the design process. The structure of the compressive cabin is designed. On the premise of meeting the requirements of structural strength and stability, the simplified model of the compressive cabin is optimized and analyzed based on the design exploration in Workbench. The optimal space-filling design (OSF) experiments tape is used to obtain the sample space of the optimization variables, and the neural network is used to construct the optimization response surface model; Based on the application of Multi-Objective genetic algorithm (MOGA) in the model, the optimal design size is obtained. The simulation results show that under the condition of good strength and stability, the mass and volume of the optimized compressive cabin are significantly reduced, and the lightweight design is realized.
2022,44(5): 59-64 收稿日期：2021-09-10
DOI：10.3404/j.issn.1672-7649.2022.05.012
分类号：TH122；U663
基金项目：国家自然科学基金项目资助项目（51809127），河南省中原英才计划（ZYYCYU202012112）；河南省中原千人计划（ZYQR201810075）；郑州市测控技术与仪器重点实验室资助项目（121PYFZX181）；华北水利水电大学研究生教育创新计划基金资助项目（YK2020-21）
作者简介：王洋滨(1995-)，男，硕士研究生，研究方向为机器人建模与智能控制。
参考文献：
[1] 谢鹏, 高志旺, 王志东, 等. 基于多种组合优化算法外形优化设计[J]. 舰船科学技术, 2021, 43(13): 45-48
[2] 高原, 黄进浩, 王永军, 等. 基于拓扑优化和尺寸优化的水下耐压球壳轻量化设计[J]. 舰船科学技术, 2019, 41(21): 54-58
[3] 甘盛霖, 梅益, 罗宁康, 等. 基于多目标的磨床床身结构优化设计[J]. 现代制造工程, 2021(3): 132-137
[4] 高启升, 朱兴华, 于延凯, 等. UUV耐压结构多目标优化设计[J]. 工程设计学报, 2020, 27(2): 232-238
[5] 董华超, 宋保维, 王鹏. 水下航行器壳体结构多目标优化设计研究[J]. 兵工学报, 2014, 35(3): 392-397
[6] 黄维, 刘惟伊, 刘志恩, 等. 基于多目标遗传算法的实验目标车底盘结构优化[J]. 工程设计学报, 2021, 28(1): 80-88
[7] 张洪彬, 徐会希, 陈仲. 水下机器人耐压舱优化设计与结构分析[J]. 海洋学研究, 2018, 36(3): 84-88
[8] YANG Zhao-qi, CAO Yong-hui, LIU Jing. A buckling analysis and optimization method for a variable stiffness cylindrical pressure shell of AUV[J]. Journal of Marine Science and Engineering, 2021, 9(6): 637-637
[9] HE Yan-ru, SONG Bao-wei, DONG Hua-chao. Multi-objective optimization design for the multi-bubble pressure cabin in BWB underwater glider[J]. International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering, 2018, 10(4): 439-449
[10] 刘喆, 黄中华, 吴荣杰, 等. 基于遗传算法的耐压舱优化设计[J]. 制造业自动化, 2020, 42(12): 86-89
[11] 何衍儒, 宋保维, 曹永辉. 翼身融合自主式水下航行器的多泡结构耐压舱分步优化设计[J]. 西北工业大学报, 2018, 36(4): 664-670
[12] 严高超, 沈孝芹, 于复生, 等. 基于ANSYS-Workbench对水下机器人框架结构优化设计[J]. 制造业自动化, 2020, 42(10): 1-3+7
