高海拔汽車試驗(yàn)艙體結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究*

張 鑫，李 屹，李家春，吳 兵

(貴州大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，貴州 貴陽 550025)

0 引 言

隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，各類汽車環(huán)境模擬試驗(yàn)艙在新產(chǎn)品研發(fā)過程中發(fā)揮著重要作用。汽車高海拔環(huán)境模擬試驗(yàn)艙，簡稱海拔艙，主要用于為整車的高溫、常溫、低溫及與海拔相關(guān)的試驗(yàn)提供所需的試驗(yàn)環(huán)境，是功能最全面的環(huán)境模擬試驗(yàn)裝備[1-2]。試驗(yàn)艙體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其空間結(jié)構(gòu)要考慮到滿足整機(jī)工作時(shí)動(dòng)靜態(tài)的剛強(qiáng)度要求，同時(shí)還要艙體結(jié)構(gòu)輕量化，以降低成本。

近年來，國內(nèi)外研究人員在大型艙體結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析方面做了不少研究，劉曉梅[3]研究了某特種車輛工作艙體在各種不同工作情況下的響應(yīng)分析，并以質(zhì)量為目標(biāo)函數(shù)對艙體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化分析；史銳等[4]使用ABAQUSD對艙體在3種不同工況下強(qiáng)度和剛度進(jìn)行有限元分析計(jì)算，得出了結(jié)構(gòu)的薄弱位置；趙煥娟等[5]研究了救生艙板殼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化對策，并針對不同的加筋方式進(jìn)行了評價(jià)分析；千紅濤等[6]提出了一種隨材料內(nèi)部應(yīng)力大小分布不同的方案，設(shè)計(jì)了曲線加強(qiáng)筋板結(jié)構(gòu)，其承載性能相比傳統(tǒng)規(guī)則結(jié)構(gòu)更加優(yōu)越；AKI W等人[7]利用多目標(biāo)優(yōu)化方法研究了水下加筋殼體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，得出了加筋間距及尺寸參數(shù)最佳方案；JARMAI等人[8]研究了正交加筋殼結(jié)構(gòu)在軸向受壓和外壓作用下的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，利用粒子群優(yōu)化算法得出了全局最小值。但針對高海拔試驗(yàn)艙艙體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的相關(guān)研究少見報(bào)道，其普遍存在的問題是艙體質(zhì)量較大，因此本文對高海拔試驗(yàn)艙體結(jié)構(gòu)進(jìn)行輕量化研究。

為此，本文對某企業(yè)正在研發(fā)的高海拔試驗(yàn)艙測功間艙結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用SolidWorks建立測功間艙體三維模型，在滿足艙體結(jié)構(gòu)在工作情況下的剛度和強(qiáng)度要求的前提下，采用多目標(biāo)優(yōu)化方法，通過HyperWorks/OptiStruct軟件并結(jié)合有限元分析的方法，對測功間艙體進(jìn)行結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化和結(jié)構(gòu)參數(shù)尺寸優(yōu)化，以獲得優(yōu)化的艙體結(jié)構(gòu)及尺寸，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的輕量化，以期為生產(chǎn)實(shí)際提供理論依據(jù)和參考。

1 試驗(yàn)艙體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 試驗(yàn)艙體工作情況分析

高海拔環(huán)境模擬試驗(yàn)艙需模擬高溫、低溫和高海拔低氣壓等環(huán)境條件，艙體在工作過程中主要經(jīng)歷3種工況：靜力學(xué)工況、動(dòng)力學(xué)工況及空間熱力學(xué)工況。

靜力學(xué)工況主要是指艙體在承受載荷為模擬海拔6 000 m(絕壓47.21 kPa)時(shí)艙體內(nèi)外的壓差，內(nèi)側(cè)氣壓為47.21 kPa，外側(cè)為一個(gè)大氣壓(101.3 kPa)，將內(nèi)外壓差轉(zhuǎn)換為作用在艙體表面的壓力，計(jì)算艙體強(qiáng)度時(shí)以55 kPa均布壓力形式加載到艙體表面。

動(dòng)力學(xué)工況主要是指艙體在工作過程中，在內(nèi)、外壓差變化時(shí)艙體所受到的沖擊，受自身結(jié)構(gòu)及外部激勵(lì)影響，其結(jié)構(gòu)可能會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，當(dāng)外部激勵(lì)的頻率與艙體結(jié)構(gòu)某階固有頻率接近時(shí)，易產(chǎn)生共振現(xiàn)象，使艙體結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。為保證艙體的動(dòng)態(tài)性能，應(yīng)提高其結(jié)構(gòu)的低階固有頻率。

空間熱力學(xué)工況主要是艙體內(nèi)部溫度變化對結(jié)構(gòu)性能的影響，艙體內(nèi)部利用聚氨酯絕熱層做內(nèi)保溫處理，艙體外部為環(huán)境溫度，當(dāng)其工作環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，艙體鋼板所承受溫度變化在允許范圍內(nèi)，基本處于恒溫狀態(tài)。因此，本研究中不考慮熱力學(xué)工況。

1.2 試驗(yàn)艙體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維建模

根據(jù)工況分析，艙體工作過程中所承受的載荷較大，尤其是在模擬高海拔環(huán)境時(shí)，整個(gè)艙體將承受負(fù)壓作用，對艙體的剛度和強(qiáng)度要求很高。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，試驗(yàn)艙體內(nèi)部有效尺寸為30 342 mm× 5 000 mm×5 000 mm，結(jié)構(gòu)為薄壁結(jié)構(gòu)，測功間為試驗(yàn)艙體的中間艙段，內(nèi)部有效尺寸為15 000 mm×5 000 mm×5 000 mm，艙體為空間大跨度結(jié)構(gòu)，在承受負(fù)壓工況下，易發(fā)生較大擾度變形，屬于容易發(fā)生失效的艙段。為提高有效容積，設(shè)計(jì)時(shí)采用方形艙體，由于殼體主要承受負(fù)壓作用，設(shè)計(jì)時(shí)殼體上加環(huán)向加強(qiáng)筋和縱向加強(qiáng)筋來提高承載能力。

測功間艙體結(jié)構(gòu)尺寸較大，可考慮設(shè)計(jì)為一體式和分體式兩種結(jié)構(gòu)形式。一體式測功間艙體整個(gè)為一整體，具有較好的強(qiáng)度；分體式結(jié)構(gòu)艙體則設(shè)計(jì)為由多個(gè)艙節(jié)通過法蘭聯(lián)接，法蘭通過螺栓聯(lián)接，一般聯(lián)接處易出現(xiàn)應(yīng)力集中，其強(qiáng)度比一體式差。

通過簡化模型的靜力學(xué)分析，如圖1所示。

圖1 艙體受力示意圖

圖1中，分別將殼體簡化為均布載荷下兩端固定的簡支梁和整個(gè)艙段簡化為中間加簡支約束的簡支梁，分析其殼體的擾度。一體式測功間艙體中，長度方向較寬度和高度方向尺寸過大，使中間擾度較大，在載荷作用下可能產(chǎn)生較大位移，容易不滿足剛度要求；而采用分段式艙體結(jié)構(gòu)時(shí)，由于單個(gè)艙段的長度相較于整個(gè)測功間艙尺寸較小，其抗彎剛度分段變化，擾度較小。

考慮到測功間艙體變形較小的要求，而強(qiáng)度問題一般晚于剛度問題發(fā)生的情況，故設(shè)計(jì)中筆者采用分體式的艙體結(jié)構(gòu)。

單個(gè)艙段尺寸為3 000 mm×5 000 mm×5 000 mm。為便于分析與計(jì)算，筆者對艙體三維模型的局部進(jìn)行簡化處理。在殼體外部焊接慣性矩足夠的加強(qiáng)筋，為避免結(jié)構(gòu)的失效，初步設(shè)計(jì)時(shí)，殼體蒙皮采用18 mm厚鋼板，法蘭斷面尺寸為30 mm×300 mm,為提高承載能力，每段艙節(jié)設(shè)有3排20 mm×200 mm環(huán)向加強(qiáng)筋，側(cè)面、頂面和底面各有8排20 mm×200 mm縱向加強(qiáng)筋，整個(gè)測功間艙體采用5段單節(jié)艙體通過聯(lián)接組成。

測功間三維模型如圖2所示。

圖2 測功間三維模型

1.3 試驗(yàn)艙體材料

艙體的設(shè)計(jì)溫度為-50 ℃～70 ℃，要求材料具有較高的抗低溫性能，且設(shè)計(jì)壓力為內(nèi)外壓差0～55 kPa,材料需要具有較好的力學(xué)性能。考慮到艙體做內(nèi)保溫處理，艙體鋼板的實(shí)際使用溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于-50 ℃，從制作工藝性和性價(jià)比方面考慮，鋼板材料采用低溫壓力容器鋼16MnDR。

其材料特性參數(shù)如表1所示。

表1 材料特性參數(shù)

2 單節(jié)艙段多目標(biāo)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化

2.1 單節(jié)艙段結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化建模

在模擬海拔6 000 m工況下，設(shè)計(jì)首先要保證單節(jié)艙段在低壓環(huán)境下滿足強(qiáng)度和剛度的要求，由于二者中剛度一般較強(qiáng)度更易出現(xiàn)問題，將艙體剛度最大作為拓?fù)鋬?yōu)化的一個(gè)目標(biāo)函數(shù)，強(qiáng)度問題則通過約束艙體的最大等效應(yīng)力條件考慮。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的剛度與柔度互為反比關(guān)系，研究中結(jié)構(gòu)目標(biāo)剛度最大化，即轉(zhuǎn)化為柔度最小化進(jìn)行求解。但對于多目標(biāo)優(yōu)化問題，使用線性加權(quán)法存在弊端，往往不能求出所有最優(yōu)解。

為提高求解優(yōu)化問題的準(zhǔn)確度，本文采用折衷規(guī)劃法[9]建立靜態(tài)工況下單節(jié)艙體柔度最小的目標(biāo)函數(shù)為：

(1)

式中：m—載荷工況數(shù)；wk—第k個(gè)工況的權(quán)值；q—懲罰因子，q≥2；ck(ρ)—第k個(gè)工況結(jié)構(gòu)的柔度目標(biāo)函數(shù)；ckmax,ckmin—第k個(gè)工況總?cè)岫鹊淖畲笾岛妥钚≈担沪选獑卧芏戎怠?/p>

在單艙體靜態(tài)工況柔度拓?fù)鋬?yōu)化中，考慮到艙體結(jié)構(gòu)兩側(cè)面和頂面所受的壓力載荷大小可能存在差異。對艙體考慮3種工況：(1)頂面受55 kPa壓力載荷，兩側(cè)面受30 kPa壓力載荷；(2)頂面受30 kPa壓力載荷，兩側(cè)面受55 kPa壓力載荷；(3)頂面和兩側(cè)面同時(shí)受到55 kPa壓力載荷。同時(shí)將3種工況視為同等重要，各個(gè)工況權(quán)值大小wk取相等。

考慮艙體的動(dòng)力學(xué)工況，為了保證測功間艙體結(jié)構(gòu)的低階固有頻率遠(yuǎn)離共振頻率，本研究以單節(jié)艙體低階固有頻率最大化作為拓?fù)鋬?yōu)化的另一個(gè)目標(biāo)函數(shù)。優(yōu)化中常常出現(xiàn)這樣的情況：優(yōu)化了某階固有頻率，該階頻率得到了提高，但同時(shí)其他階固有頻率卻出現(xiàn)下降，相鄰的低階頻率之間發(fā)生調(diào)換，使目標(biāo)函數(shù)出現(xiàn)頻率振蕩現(xiàn)象。因此，對低階固有頻率進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，不能單獨(dú)考慮是某一階頻率最優(yōu)化，需要綜合考慮多階頻率[10]。

本文采用平均頻率公式來定義低階固有頻率拓?fù)鋬?yōu)化的目標(biāo)函數(shù)：

(2)

式中：Λ(ρ)—平均頻率；λi—第i階特征頻率；λ0，s—給定參數(shù)，用于調(diào)整目標(biāo)函數(shù)；wi—第i階特征頻率權(quán)重，此處取wi=1/6；f—需要優(yōu)化的低階頻率的階數(shù)，此處取f=6。

同時(shí)，考慮測功間艙靜態(tài)多剛度目標(biāo)和動(dòng)態(tài)振動(dòng)頻率目標(biāo)的拓?fù)鋬?yōu)化。綜合單節(jié)艙段在受壓工況下剛度最大化和低階固有頻率最大，根據(jù)折衷規(guī)劃法結(jié)合平均頻率公式，可得到單節(jié)艙段多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化的綜合目標(biāo)函數(shù)為：

(3)

式中：ω—柔度目標(biāo)函數(shù)的權(quán)重；Λmax，Λmin—頻率目標(biāo)函數(shù)的最大值和最小值。

考慮到剛度和低階固有頻率兩個(gè)指標(biāo)的相對重要性，將柔度的權(quán)值設(shè)為0.6，平均頻率的權(quán)值設(shè)為0.4。

由于各個(gè)艙段的相似性，為計(jì)算簡便，筆者選擇單節(jié)艙段作為拓?fù)鋬?yōu)化模型。本研究將單節(jié)艙體的殼體與加強(qiáng)筋視為整體，用殼體單元?jiǎng)澐?，將艙體的底面設(shè)為非設(shè)計(jì)區(qū)域，艙體的側(cè)面和頂部為設(shè)計(jì)區(qū)域。拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)變量為單元的相對密度，約束條件為體積分?jǐn)?shù)上限0.4，設(shè)計(jì)區(qū)域變形小于2.5 mm，為保證強(qiáng)度要求，設(shè)計(jì)區(qū)域最大等效應(yīng)力小于材料的許用應(yīng)力180 MP。

配挖掘機(jī)1臺(tái)，推土機(jī)1臺(tái)，裝載機(jī)1臺(tái)，載重汽車3臺(tái)，各種HDPE管道焊機(jī)2套，30 kW發(fā)電機(jī)2臺(tái)，蛙式打夯機(jī)2臺(tái)，交通運(yùn)輸皮卡車1臺(tái)。各種機(jī)械設(shè)備狀況完好，專人操作。

2.2 艙體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果與討論

艙體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化采用HyperWorks中的OptiStruct模塊進(jìn)行計(jì)算，需要利用OptiStruct中提供的自定義函數(shù)來定義本文提出的折衷規(guī)劃公式和平均頻率公式，將定義好的函數(shù)設(shè)為響應(yīng)，把該響應(yīng)作為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化。

隨著迭代次數(shù)的變化，從OptiStruct得出靜態(tài)工況下柔度迭代歷程如圖3所示。

圖3 柔度迭代歷程

從圖3可以看出：柔度開始迭代時(shí)下降較快，中間出現(xiàn)波動(dòng)，最后達(dá)到收斂。在迭代過程中靜態(tài)工況下，艙體柔度從2.04×106下降到1.87×106，減少了11.2%，提高了結(jié)構(gòu)的剛度。

經(jīng)過OptiStruct20次迭代計(jì)算，在滿足設(shè)計(jì)約束的條件下，前三階固有頻率優(yōu)化迭代歷程如圖4所示。

圖4 頻率迭代歷程

從圖4可以看出：頻率在迭代次數(shù)進(jìn)行到10次時(shí)達(dá)到收斂。前三階頻率在迭代過程中都有不同程度的提高，一階固有頻率從50.2 Hz增加到52.3 Hz，增長了4.2%；二階固有頻率從53 Hz增加到55.5 Hz，增長了4.7%；三階固有頻率從55.2 Hz增加到58.4Hz，增長了5.8%；而且在優(yōu)化進(jìn)程中沒有發(fā)生頻率交替導(dǎo)致的振蕩現(xiàn)象。

經(jīng)過迭代，在滿足設(shè)計(jì)約束條件下，最終得到單節(jié)艙段拓?fù)鋬?yōu)化密度圖如圖5所示。

圖5 單個(gè)艙段拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果密度圖

圖5的優(yōu)化結(jié)果中，單元密度能夠較好地趨于0或1。趨近于1區(qū)域表示單元密度高，需要保留和加強(qiáng)的區(qū)域；趨近于0區(qū)域表示密度較低的單元，可以根據(jù)設(shè)計(jì)減少或去除的區(qū)域。

參考拓?fù)鋬?yōu)化的結(jié)果，本研究對單艙加筋結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新布局，由原結(jié)構(gòu)3排環(huán)向加強(qiáng)筋變?yōu)?排環(huán)向加強(qiáng)筋，側(cè)面和頂面縱向加強(qiáng)筋由原來的8排變?yōu)?排，并且在中心處為減少變形，在中心處增加額外筋保證滿足條件。

2.3 艙體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化前后性能分析

本研究將新設(shè)計(jì)的單節(jié)艙段結(jié)構(gòu)組裝，對整個(gè)測功間艙段進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能仿真。考慮模型實(shí)際尺寸較大，為了簡化計(jì)算，將艙體蒙皮、加強(qiáng)筋采用薄殼單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格；法蘭采用實(shí)體單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格，螺栓聯(lián)接采用剛性連接進(jìn)行模擬，設(shè)置殼體單元尺寸50 mm，實(shí)體單元尺寸為20 mm；殼體底部固定，簡化為沿測功間艙縱向多點(diǎn)固定約束，對艙體的側(cè)面及頂面加載55 kPa的壓力載荷。

圖6 艙體拓?fù)鋬?yōu)化前后典型云圖

從圖6可以看出：艙體變形主要集中在各個(gè)艙段的中間位置，拓?fù)鋬?yōu)化后的變形更分散一些，減少了中間位置的變形量；最大變形從原結(jié)構(gòu)的2.859 mm降低為2.205 mm，最大變形量滿足小于2.5 mm的要求；艙體應(yīng)力集中在頂部中間位置和拐角處的加強(qiáng)筋上，最大等效應(yīng)力從原結(jié)構(gòu)的102.4 MPa增大到117.3 MPa，但依然小于艙體結(jié)構(gòu)的許用應(yīng)力180 MPa，整個(gè)艙體滿足強(qiáng)度要求。

相比原結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化后質(zhì)量從75.066 t減少到74.460 t,降低了0.8%。艙體質(zhì)量優(yōu)化結(jié)果并不理想，因此需要對艙體尺寸參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

3 艙體結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)優(yōu)化

3.1 尺寸參數(shù)優(yōu)化模型

為了進(jìn)一步減輕艙體的質(zhì)量，筆者以艙體的拓?fù)錁?gòu)型作為尺寸優(yōu)化的幾何模型，利用多目標(biāo)尺寸優(yōu)化方法對艙段殼體厚度及加強(qiáng)筋尺寸進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，得到艙體最優(yōu)的輕量化尺寸。

優(yōu)化設(shè)計(jì)變量定義如圖7所示。

圖7 單節(jié)艙體加強(qiáng)筋分布和尺寸定義x1—環(huán)筋的厚度；x2—側(cè)面斜筋的厚度；x3—側(cè)面縱筋的厚度；x4—艙體蒙皮的厚度；x5—頂面兩側(cè)邊筋的厚度；x6—頂面中心斜筋的厚度；x7—頂面縱筋的厚度

優(yōu)化目標(biāo)為艙體的質(zhì)量最小和最小變形量，在尋求目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)的過程中，還需要保證艙體的工作性能滿足要求，即約束條件最大等效應(yīng)力小于σs=180 MPa、固有頻率大于fmin=50 Hz，同時(shí)對設(shè)計(jì)變量加上下限進(jìn)行約束。

由此得多目標(biāo)尺寸優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型為：

(4)

式中：f1(x)—艙體質(zhì)量；f2(x)—艙體的變形量；wi—第i項(xiàng)子目標(biāo)函數(shù)的加權(quán)因子；xj—設(shè)計(jì)變量；σ—最大等效應(yīng)力；f—固有頻率。

根據(jù)上文的拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果，筆者將加強(qiáng)筋的位置、數(shù)目及高度設(shè)為定值，利用HyperWorks中面抽取功能提取艙體拓?fù)錁?gòu)型的中面，并將艙體加強(qiáng)筋及蒙皮賦予屬性，分別將其設(shè)置為設(shè)計(jì)變量。然后在求解器模塊OptiStruct通過函數(shù)輸入功能定義該尺寸參數(shù)優(yōu)化問題的目標(biāo)函數(shù)，并添加約束條件及目標(biāo)函數(shù)的響應(yīng)輸出，最后求解器利用局部逼近的方法求解該尺寸參數(shù)優(yōu)化問題。

3.2 參數(shù)優(yōu)化結(jié)果與討論

通過定義加強(qiáng)筋及蒙皮的厚度xi(i=1,2,3,…7)為設(shè)計(jì)變量，各設(shè)計(jì)變量的初始值和取值范圍及最終求解得到的最優(yōu)值如表2所示。

表2 各尺寸變量取值范圍及優(yōu)化值

本研究根據(jù)尺寸優(yōu)化得到的最優(yōu)值對艙體的加強(qiáng)筋及蒙皮厚度進(jìn)行修改，對整個(gè)測功間艙段進(jìn)行有限元分析驗(yàn)證。

優(yōu)化前后結(jié)構(gòu)性能對比如表3所示。

表3 優(yōu)化前后性能對比

從表3中可以看出，在經(jīng)過拓?fù)浜统叽鐑?yōu)化后，相比原結(jié)構(gòu)，測功間艙體最大變形位移從優(yōu)化前的2.859 mm變化到2.470 mm，減少了22%；一階固有頻率從優(yōu)化前的50.2 Hz變化到54.1 Hz，增長了7.8%，二階固有頻率從53 Hz變化到56.8 Hz，增長了7.2%，三階固有頻率從55.2 Hz變化到58.6 Hz，增長了6.2%；最大等效應(yīng)力從優(yōu)化前的102 MPa變化到127.0 MPa，增大了24%；質(zhì)量從優(yōu)化前的75.066 t變化到66.917 t，減少了10.9%。

4 結(jié)束語

(1)根據(jù)測功間艙段工作情況及設(shè)計(jì)要求，本研究對測功間艙體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分段式縱橫加筋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用折衷規(guī)劃法和平均頻率的思想對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化求解，結(jié)果顯示艙體的薄弱環(huán)節(jié)為殼體的中間位置及加強(qiáng)筋中間位置和拐角處，設(shè)計(jì)根據(jù)優(yōu)化結(jié)果對加筋位置進(jìn)行了重新合理布置，分析顯示了各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求，但輕量化指標(biāo)提升不明顯；

(2)為進(jìn)一步調(diào)整艙體結(jié)構(gòu)參數(shù)以減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量，本研究以質(zhì)量和變形量最小化為目標(biāo)，對結(jié)構(gòu)的尺寸參數(shù)進(jìn)行了尋優(yōu)，得出了最佳尺寸參數(shù)。結(jié)果顯示，優(yōu)化后質(zhì)量相比原結(jié)構(gòu)減少10.9%，實(shí)現(xiàn)了艙體結(jié)構(gòu)的輕量化。

目前，該研究成果已應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。同時(shí)，它也可為其他的同類產(chǎn)品結(jié)構(gòu)輕量化提供參考。