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基于遗传算法优化BP神经网络圆柱壳结构可靠度分析目录一、内容概括 (1)（一）基于遗传算法的优化方法介绍 (2)（二）BP神经网络介绍与应用场景分析 (2)（三）圆柱壳结构可靠度分析方法探讨 (4)二、圆柱壳结构基础理论知识概述 (5)（一）圆柱壳结构的组成及特点分析 (6)（二）圆柱壳结构的力学特性研究 (7)（三）圆柱壳结构可靠度评价指标介绍 (9)三、BP神经网络在圆柱壳结构可靠度分析中的应用 (9)（一）BP神经网络模型的构建与训练过程 (10)（二）基于BP神经网络的圆柱壳结构可靠度预测模型建立与实施步骤介绍11 （三）BP神经网络模型的优缺点分析及对策建议 (13)四、遗传算法在优化BP神经网络模型中的应用 (14)（一）遗传算法的基本原理及特点介绍 (16)（二）基于遗传算法的BP神经网络模型优化过程与实施步骤解析..16（三）案例分析 (18)一、内容概括介绍了BP神经网络的基本原理及其在当前圆柱壳结构可靠度分析中的局限性。
BP神经网络是一种通过反向传播算法进行权值和阈值调整的多层前馈网络，广泛应用于各种工程领域。
传统的BP神经网络在解决复杂结构优化问题时，往往存在易陷入局部最优解、收敛速度慢等问题。
阐述了遗传算法的基本原理和特性，遗传算法是一种模拟自然选择和遗传机制的优化搜索算法，具有全局优化能力，能够解决复杂的非线性问题。
将遗传算法与BP神经网络相结合，有望提高圆柱壳结构可靠度分析的准确性和效率。
详细描述了基于遗传算法优化BP神经网络的流程和方法。
通过遗传算法优化BP神经网络的权值和阈值，提高网络的性能和准确性。
将优化后的BP神经网络应用于圆柱壳结构可靠度分析，通过大量的数据训练和测试，验证该方法的可行性和有效性。
通过实例分析，展示了基于遗传算法优化BP神经网络在圆柱壳结构可靠度分析中的实际应用效果。
该方法能够显著提高圆柱壳结构可靠度分析的准确性和效率，为工程实践提供了一种新的思路和方法。
复合材料基座在船舶设备振动传递控制中的应用牟文珺;桂洪斌【摘要】船舶设备振动传递的控制一直是船舶设计中的关键问题.随着复合材料研究的不断深入,复合材料减振基座的研究逐渐兴起.本文在介绍传统隔振系统的基础上,总结了复合材料基座的研究现状,并通过具体算例对复合材料基座的减振效果进行计算分析.最后归纳了复合材料基座现有研究的不足以期为后续的相关研究提供思路.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2019(041)002【总页数】6页(P50-55)【关键词】船舶;设备振动传递控制;复合材料;基座;综述【作者】牟文珺;桂洪斌【作者单位】哈尔滨工业大学(威海)船舶与海洋工程学院,山东威海 264209;哈尔滨工业大学(威海)船舶与海洋工程学院,山东威海 264209【正文语种】中文【中图分类】U663.70 引言设备是船舶的主要振动噪声源，对其振动噪声的有效抑制在船舶舒适性以及舰艇安静性方面具有重要意义。
基座结构是设备振动传递到船体的主要途径，为了降低设备的振动传递，目前主要是通过在设备与基座之间安装隔振系统来实现。
随着对船舶舒适性和安静性要求的提高，迫切需要更有效的隔振措施。
由于阻尼抑制振动的有效作用以及复合材料学科研究的发展与深入，采用由具有高阻尼性能并且可以独立作为结构材料的纤维增强复合材料设计成的复合材料基座替代低阻尼的传统钢质基座成为了增加设备隔振效果的一种选择。
为了研究出具有优良减振性能的复合材料基座，首先要掌握复合材料的阻尼及振动特性，其次基座结构较为复杂，将复合材料应用于船舶设备振动传递抑制需要综合性的研究分析。
本文首先对当前设备振动传递控制方法、复合材料的减振性能以及复合材料基座的应用进行综述，然后通过具体算例分析复合材料基座的减振效果。
1 船舶设备振动传递控制措施实船上使用的设备振动传递控制方式主要为隔振，主要包括单层隔振，双层隔振和浮筏隔振。
1.1 单、双层隔振系统单层隔振系统是把机械设备通过一层隔振器连接到基座上，利用隔振器本身的刚度和阻尼来对振动的传递进行隔离。
复杂边界条件圆柱壳自由振动特性分析一、引言圆柱壳在工程结构中具有广泛的应用，其在静态载荷下的受力性能较为清晰，但在动态载荷下的振动特性分析则相对复杂。
特别是在考虑复杂边界条件下的自由振动特性时，需要对圆柱壳的动力学行为进行深入研究。
本文旨在探讨复杂边界条件下圆柱壳的自由振动特性，为工程结构设计和振动控制提供理论参考和技术支持。
二、圆柱壳的振动理论分析1. 圆柱壳的振动方程圆柱壳的振动方程可以通过Kirchhoff假设和能量法得到，一般可表示为：∇(D∇w)+ρhw=ρh∂^2w/∂t^2w为壳体的位移场，D为弹性模量矩阵，ρ为壳体的密度，h为壳体的厚度，t为时间。
上式描述了圆柱壳在动态载荷下的振动行为，是分析圆柱壳自由振动特性的基础方程。
圆柱壳的振动模态是指圆柱壳在自由振动过程中的振型和振频。
振型是指圆柱壳在振动过程中的形态和位移分布，而振频则是指圆柱壳振动的频率。
在复杂边界条件下，圆柱壳的振动模态可能会受到外界约束和影响，因此需要对其进行深入研究和分析。
3. 圆柱壳的边界条件圆柱壳在振动分析中需要考虑的边界条件包括支撑条件、约束条件和扰动条件等。
具体来说，圆柱壳的自由振动特性受到其边界条件的影响，当边界条件发生变化时，圆柱壳的振动模态和振频也会相应发生变化。
考虑复杂边界条件下的圆柱壳振动特性对于工程结构设计和振动控制具有重要意义。
在实际工程中，圆柱壳的支撑条件可能是复杂多样的，例如固定支撑、弹性支撑和自由支撑等。
不同的支撑条件会对圆柱壳的自由振动特性产生显著影响，因此需要对不同支撑条件下的圆柱壳振动特性进行研究和分析。
扰动条件是指圆柱壳在振动过程中受到的外界力和扰动，包括环境扰动和动力载荷等。
在实际工程中，圆柱壳可能会受到复杂的外界扰动条件，因此需要对圆柱壳在扰动条件下的振动特性进行深入研究。
1. 理论分析方法理论分析方法是指通过建立数学模型和方程进行圆柱壳振动特性的分析，包括有限元方法、模态叠加法和波动法等。
双层圆柱壳典型基座振动波传递特性优化分析郑律;庞福振;姚熊亮;康逢辉;丛刚;陈林【摘要】采用波动分析法,根据不均质结构中的阻抗特性和波型转换,分析振动噪声在典型双层壳结构中的传递特性.以此为切人点,采用有限元/边界元(FEM/BEM)耦合法分析人为构造的传递损失基座的减振降噪性能.通过对组合板振动波的传递特性的分析可以得出,当定常结构发生突变时,结构阻抗也会随之发生变化,导致结构之间的阻抗失配,从而使得振动波在突变截面处发生反射和透射,降低振动波的传递效率,阻隔振动波能量向下游结构传递.然后,据此理论设计了传递损失基座,并用有限元/边界元耦合法验证了传递损失基座的减振降噪性能.%According to impedance mismatch and wave mode conversion in heterogeneous structure which based on wave analysis method, the characteristics of vibration wave propagation in typical submarine structure were studied. Based on this, vibration and noise reduction performance of artificial transmission loss base was analyzed through FEM/BEM coupled method. By reviewing vibration wave transmission characteristics for composite plate, the conclusions are drawn that the structure impedance changes, when the structure cross section mutates. Thus, leading to impedance mismatch between the structures, so the vibration wave will reflect and transmit in the mutant cross-section, and reduce the transmission rate of vibration. An artificially constructed transmission loss base was designed using the theory, and the vibration and noise reduction performance of the base was verified by FEM / BEM coupled method.【期刊名称】《中国舰船研究》【年(卷),期】2012(007)004【总页数】6页(P63-68)【关键词】波动理论;波型转换;阻抗失配;有限元;边界元;舰船【作者】郑律;庞福振;姚熊亮;康逢辉;丛刚;陈林【作者单位】哈尔滨工程大学船舶工程学院,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院,黑龙江哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】U661.440 引言由声学理论可知，声音可以在一切弹性介质中传播，其本质是振动的传播［1］。
当定常结构的质量和刚度等发生突变时，会引起结构的阻抗失配，从而对振动波起到很好的反射作用［2］。
结构中，材料物理性质的突变、截面的突变，以及转角、加强肋条的存在等都会使振动波在传递过程中不连续，会反射或抑制一部分振动波，从而起到隔离振动波或结构声波的作用［3］。
当动力设备将振动传到基座后，通过各种连接结构，基座又会将振动传递至整个系统。
振动波在传递的过程中会遇到具有隔离作用的自然障碍，如板或杆的铰支承、结构的接头和加强筋等，这些自然障碍会对振动波的传递起隔离作用，进而起到减振降噪的目的［4-5］。
本文采用波动理论［6-7］，根据突变结构能有效阻隔振动噪声在双层壳结构中传递的原理，分析了不同连接形式组合板中振动波的传递特性，可为设计高传递损失基座提供理论依据，进而为大型复杂双层壳体的减振降噪提供理论指导。
1 振动波在典型结构中的传递特性分析本节将主要分析“T”形连接结构和错开十字型组合板结构的振动波传递。
由于在结构中传播的各种振动波、弯曲波所产生的声辐射是噪声的主要来源，因此，本节将仅对这2种典型连接结构中的弯曲波—弯曲波透射效率进行分析。
1.1“T”形连接结构中的振动波传递分析对于如图1所示的“T”形连接结构，假设其各板均为半无限长结构，各局部坐标系如图中所示。
图1 “T”形连接结构简图Fig.1 “T”shaped connecting structure首先，对“T”形连接结构进行分析。
假设一弯曲波从处的板1入射。
在两结构连接处，由于结构截面发生突变会导致结构阻抗失配，因此，在突变界面处会发生入射波的透射和反射现象，以及衰减的近场波和波型转换。
“T”形连接结构的速度场分布为［8］：当平面简谐波垂直入射到“T”形连接结构的两板交线处时，振动波能量会重新分配，同时，伴随有波型的转换。
在突变截面处，其边界条件为：将式（1）的结构速度场分布代入式（2）中的边界条件，并利用结构力学知识的线性方程组。
将线性方程组写成矩阵形式：其中，系数矩阵A的各元素为：列向量列向量以上各式中，所使用的符号如下：同时，在方程简化过程中还有：求解方程组（3），便可得到“T”形连接结构的各系数。
根据公式：就可得到“T”形连接结构的弯曲波透射效率系数。
编程计算各系数。
图2所示为两交叉板的材料均为钢、板厚为10mm时弯曲波入射“T”形结构后的透射系数。
图2 各板透射效率系数随频率的变化曲线Fig.2 Transmission coefficientof efficiency vary with frequency for each plate由图2可看到，从板1向板2的弯曲波—弯曲波透射效率τBB与从板1向板3的趋势很相近，两者相差不大，且随着频率的增加无明显变化，但板1向板2的弯曲波—弯曲波透射效率τ12BB要略大于板1向板3的弯曲波—弯曲波透射效率τ13BB。
综上分析，对于“T”形连接结构，当弯曲波从一端法向入射时，传递到垂直于入射波所在板的能量要大于传递到水平于入射波所在板的能量，这是由于相对于水平板而言，垂直板更容易提供阻力和弯矩，从而使得振动能量较大。
1.2 错开十字形连接结构中的振动波传递分析将“T”型组合板结构的垂直构件进行拉伸，水平移开一段距离，便形成了错开十字型组合板结构，它相当于两个串联排列的┳型组合板结构。
假设各板相对应的长度分别为 l1，l2，l3，l4，l5。
定义的局部坐标系如图3所示，其局部坐标编号与板编号相同。
同样，根据各板的边界条件和“T”形连接结构突变截面处的反射，即透射系数，便可得到各板的横向及纵向振动速度，进而得到各板的振动能量平均面密度，从而求得各透射及反射效率系数［9-10］。
图3 错开十字型组合板结构示意图Fig.3“┻┳”shaped connecting structure同样，只考虑组成结构材料的钢。
根据式（6），只考虑构成“┻┳”形连接结构的材料为钢，各板厚度均为10 mm，长度均为10 m时，通过MATLAB编程计算得到的各板的弯曲波—弯曲波透射效率如图4所示。
由图4可看出，“┻┳”形连接结构的弯曲波—弯曲波透射效率曲线随频率的变化有较大的波动，在一系列极大值与极小值之间来回振荡。
这是因为板3为一有限长结构，在两个突变截面处，振动波来回反射，当在某一频率时，振动波与全部二次反射振动波的相位相同或者相反，从而使得振动波的传递效率出现极大值和极小值。
同时，由于板2较板4、板5更靠近入射波所在的板1，因此，τ12BB要大于向其他板的透射效率，而τ14BB与τ15BB则大体相同。
在低频段，各板的弯曲波—纵波透射效率均较小。
通过对比图2和图4可看出，在大部分频率下，板4和板5的振动波传递效率较“T”形连接形式小。
图4 各板透射效率随频率变化曲线Fig.4 Variation of the transmission efficiency ofeach board with frequency2 基座连接形式对双层圆柱壳振动及声辐射特性的影响2.1 计算模型简介通过采用波动理论，研究了振动波在舰船典型连接结构中的传递特性。
研究表明，在典型连接结构中，“┻┳”形连接结构的振动波传递效率在大部分频率下较“T”形连接形式小。
因此，在双层圆柱壳典型基座的设计布置上，可以采用透射效率较低的连接结构来替代透射效率较高的连接结构，从而阻断振动波的传递。
可将“┻┳”形连接结构延拓至基座结构形式优化设计中：将基座腹板与基座安装板之间移开一段50 mm的距离，即将“T”形连接形式改为“┻┳”形阻抗失配连接形式，其结构简图如图5所示。
为了考察基座对振动的影响，在圆柱壳耐压壳结构和储油舱舱壁结构上选取了9个考核点，由于结构左右对称，考核点位置位于模型左侧。
考核点的布置如图6所示。
图5 高阻抗失配基座简图Fig.5 Highimpedancemismatchbase图6 测点布置及编号图Fig.6 Measuringpointsandthenumber2.2 典型基座连接形式条件下双层圆柱壳的振动特性分析计算构造高传递损失基座后双层圆柱壳的振动响应，在基座面板中间施加单位载荷力，然后采用FEM软件ABAQUS计算结构的振动响应。
图7所示为基座形式改变前后典型测点处振动加速度级的频率响应曲线。
图7 典型测点振动加速度级频响曲线Fig.7 Frequencyresponsecurveofthevibrationacceleration levelfortypicalmeasuringpoints由图7可看出：就整体而言，壳内测点的振动加速度级是随频率的增大而增大；在大部分频率点处，将基座连接形式由“T”形转换为“┻┳”形后，各测点的振动加速度不同程度地减小了，其中测点1，3处的减振效果尤为明显，而测点5，8处的减振效果则不太明显；改变基座连接形式后，振动峰值向高频发生了转移，且共振峰值的个数明显变少，对于“T”形连接基座，其第一次的共振峰值为60Hz，之后又连续多次出现共振峰值，而改为“┻┳”形连接基座后，第一次的共振峰值为80 Hz，且共振峰的个数也较少。
