[發明專利]采用KDGO算法的AUV復合材料螺旋槳鋪層優化設計方法有效
| 申請號： | 202011141031.0 | 申請日： | 2020-10-22 |
| 公開（公告）號： | CN112307658B | 公開（公告）日： | 2022-09-13 |
| 發明（設計）人： | 董華超;宋保維;王鵬;潘光;施瑤 | 申請（專利權）人： | 西北工業大學 |
| 主分類號： | G06F30/23 | 分類號： | G06F30/23;G06F113/26 |
| 代理公司： | 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290 | 代理人： | 王鮮凱 |
| 地址： | 710072 *** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 采用 kdgo 算法 auv 復合材料 螺旋槳 優化 設計 方法 | ||
1.一種采用KDGO算法的AUV復合材料螺旋槳鋪層優化設計方法，其特征在于步驟如下：
步驟1、選擇優化設計變量鋪層角度θ，確定設計變量范圍[LB,UB]：采用優化拉丁超立方實驗設計方法Optimal Latin hypercube design,OLHD對變量鋪層角度θ進行采樣，在[LB,UB]內，進行N次試驗設計得到N組用于后續計算的離散樣本；
步驟2、采用有限元方法計算樣本，得到每組樣本點對應的模態頻率f和最大應力σ：基于N組樣本及對應模態頻率、最大應力，分別構建Kriging模型：
其中：和分別表示Kriging模型在x點處的預測函數值即最大應力σ、模態頻率f的預測值和預測均方誤差MSE；為全局近似模型，n為樣本點的數目即鋪層方案個數，Y為樣本點的響應值向量，f為一個長度為n的單位向量；
R為樣本點的相關矩陣，該矩陣的第i行第j列元素由下式構成：
為第i個樣本點的第k維坐標即第i個鋪層方案中的第k個鋪層角度；
r為預測點和樣本點構成的相關向量如下式：
r(x)T＝[R(x,x1),R(x,x2),…,R(x,xn)]T
r的第i個元素為預測點x和第i個樣本點的相關函數R(x,xi)；
步驟3：以最大應力σ為約束，模態頻率f為目標構建罰函數，然后進行優化；
步驟4：設定KDGO算法中相應的設計變量數以及取值范圍，基于模態頻率和最大應力代理模型在離散設計空間進行尋優；
步驟5：尋找到的最優解如果滿足終止條件則輸出當前變量鋪層角度θ最優解并輸出，并結束優化；若不滿足終止條件則執行步驟6；
步驟6：對于復合材料螺旋槳的鋪層角度θ，依據EI加點策略在其設計空間[LB,UB]中選擇一個新解θ'；
步驟7：采用有限元方法求解θ'對應的模態頻率和最大應力；若最大應力滿足Tsai-Wu強度準則，則將新解及其響應值加入樣本空間并更新步驟2的代理模型；
步驟8：基于更新后的代理模型在離散設計空間繼續尋優，若尋優得到的解對應的最大應力滿足Tsai-Wu強度準則且模態頻率大于步驟5中尋優得到的解對應的模態頻率，則用該解替換步驟5中尋優時得到的解，否則不替換；
返回步驟5，繼續優化。
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