[发明专利]采用KDGO算法的AUV复合材料螺旋桨铺层优化设计方法

权利要求书

1.一种采用KDGO算法的AUV复合材料螺旋桨铺层优化设计方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、选择优化设计变量铺层角度θ，确定设计变量范围[LB,UB]：采用优化拉丁超立方实验设计方法Optimal Latin hypercube design,OLHD对变量铺层角度θ进行采样，在[LB,UB]内，进行N次试验设计得到N组用于后续计算的离散样本；

步骤2、采用有限元方法计算样本，得到每组样本点对应的模态频率f和最大应力σ：基于N组样本及对应模态频率、最大应力，分别构建Kriging模型：

其中：和分别表示Kriging模型在x点处的预测函数值即最大应力σ、模态频率f的预测值和预测均方误差MSE；为全局近似模型，n为样本点的数目即铺层方案个数，Y为样本点的响应值向量，f为一个长度为n的单位向量；

R为样本点的相关矩阵，该矩阵的第i行第j列元素由下式构成：

为第i个样本点的第k维坐标即第i个铺层方案中的第k个铺层角度；

r为预测点和样本点构成的相关向量如下式：

r(x)^T＝[R(x,x¹),R(x,x²),…,R(x,xⁿ)]^T

r的第i个元素为预测点x和第i个样本点的相关函数R(x,xⁱ)；

步骤3：以最大应力σ为约束，模态频率f为目标构建罚函数，然后进行优化；

步骤4：设定KDGO算法中相应的设计变量数以及取值范围，基于模态频率和最大应力代理模型在离散设计空间进行寻优；

步骤5：寻找到的最优解如果满足终止条件则输出当前变量铺层角度θ最优解并输出，并结束优化；若不满足终止条件则执行步骤6；

步骤6：对于复合材料螺旋桨的铺层角度θ，依据EI加点策略在其设计空间[LB,UB]中选择一个新解θ'；

步骤7：采用有限元方法求解θ'对应的模态频率和最大应力；若最大应力满足Tsai-Wu强度准则，则将新解及其响应值加入样本空间并更新步骤2的代理模型；

步骤8：基于更新后的代理模型在离散设计空间继续寻优，若寻优得到的解对应的最大应力满足Tsai-Wu强度准则且模态频率大于步骤5中寻优得到的解对应的模态频率，则用该解替换步骤5中寻优时得到的解，否则不替换；

返回步骤5，继续优化。