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研究生: 王順德
Wang, Shuen-De
論文名稱: 應用基因演算法於多層甲板結構物之最佳化設計
A Study of Multi-Deck Ship Structures Optimization by Means of Genetic Algorithms
指導教授: 楊澤民
Yang, Joe-Ming
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 造船及船舶機械工程學系
Department of Systems and Naval Mechatronic Engineering
論文出版年: 2002
畢業學年度: 90
語文別: 中文
論文頁數: 130
中文關鍵詞: 基因演算法最佳化
外文關鍵詞: Genetic algorithms, Optimization
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  • 近年來,基因演算法逐漸地被廣泛的應用於解決各種產業之工程最佳化問題上。尤其是對於大型且具複雜之離散性問題能夠輕易有效地搜尋至全域最佳解附近,並不易落於局部最佳解中。
    本文先以傳統之穩態基因演算法(Steady-State Genetic Algorithms, SSGA)針對以不同的運算機制組合對單一目標之非限制及限制問題作一可行性的探討。進而採用一組最合適的運算機制組合對一艘二十六萬噸單殼油輪以一階可靠度理論(First Order Reliability Method, FORM)為基礎進行上層甲板板架之最佳化分析。此外並針對一艘一萬四千載重噸之多層甲板汽車運送船,於正浮狀態下利用基因演算法進行I型樑柱、L型縱向板架、T型橫向板架之各尺寸最佳化設計,並以達到結構輕量化為主要目的。最後再將所得之輕量化結果與原初步設計重量作一比較與探討。
    在進行多層甲板結構之最佳化分析時各結構部材都必須滿足英國船級協會(Lloyd’s Register of Ship,L.R.)之最低限制要求規範之。由最佳化分析結果顯示出應用穩態基因演算法及所採用之運算機制組合確實能快速有效的搜尋至全域最佳解附近。本文之結果將有助於駛上/駛下船隻或同類型船隻之設計。

    摘要Ⅰ 誌謝Ⅱ 目錄 Ⅲ 表目錄Ⅶ 圖目錄ⅩⅠ 符號說明ⅩⅢ 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 文獻回顧2 1.3 研究動機4 1.4 本文架構 5 第二章 基因演算法之理論基礎7 2.1 前言 7 2.2 基本組織架構 8 2.2.1 初始值設定 10 2.2.2 運算因子 17 2.2.2.1 選擇複製 17 2.2.2.2 交配 21 2.2.2.3 突變 23 2.3 收斂準則 26 2.4 型基理論 27 2.5 傳統基因演算法之改良方式31 2.5.1 菁英政策 31 2.5.2 穩態基因演算法 31 第三章 基因演算法測試範例33 3.1 非限制條件之單目標問題33 3.2 具有限制條件之單目標問題 41 第四章 以可靠度理論為基礎之最佳化設計55 4.1 船體板架強度之研究 55 4.1.1 船體之極限強度…56 4.1.2 終極強度之極限狀態 57 4.1.3 整體破壞模式 59 4.1.4 挫曲破壞模式 60 4.2 可靠度理論與應用65 4.2.1 結構可靠度 66 4.2.2 安全餘裕與極限狀態函數 68 4.2.3 基本隨機變量的轉換 69 4.2.3.1 常態分佈 70 4.2.3.2 對數常態分佈71 4.2.3.3 等效常態分佈72 4.2.4 Hasofer-Lind可靠度指標 73 4.2.5可靠度計算流程 77 4.3 最佳化數學模型之建立 80 4.4 最佳化之結果與討論 87 第五章 多層甲板結構物之最佳化分析 96 5.1 樑柱之最佳化設計分析 96 5.1.1 樑柱彎曲挫曲假設 96 5.1.2 樑柱彎曲挫曲破壞模式98 5.1.3 樑柱結構件最佳化數學模型之建立 99 5.1.4 I型樑柱之最佳化結果分析與討論 101 5.2 縱向板架之最佳化設計分析 109 5.2.1 縱向板架最佳化之假設109 5.2.2 縱向板架最佳化數學模型之建立 110 5.2.3 縱向板架之最佳化結果分析與討論113 5.3 橫向T型板架之最佳化分析115 5.3.1 橫向T型板架最佳化之假設115 5.3.2 橫向T型板架最佳化數學模型之建立115 5.3.3 橫向T型板架之最佳化結果分析與討論119 第六章 結論與建議 121 參考文獻123 附錄一 128 附錄二130

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    下載圖示 校內:立即公開
    校外:2002-08-08公開
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