深度学习驱动的脐带缆线型优化设计方法

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脐带缆的分析与设计过程需考虑自重,内流体重力,附件重力与浮力等与设计耦合的固定载荷以及波浪,海流,海风,浮体运动等随机动态环境载荷作用。上述载荷模式的复杂性,环境载荷与结构响应间关系的高度非线性均使脐带缆线型设计周期较为漫长,难以应对对设计效率要求较高的设计任务需求。因此,本文基于深度学习模型,提出了一套脐带缆线型的快速设计方法以提高脐带缆线型设计效率,具体内容如下:首先,本文基于实际工程中常用的缓波型线型,基于商用软件Orcaflex建立了全自动的脐带缆线型极值分析框架。框架考虑了大规模计算的需求,基于线程并行实现了优化程序的并行加速。上述框架的设计与实现为深度学习的训练与验证提供了数据样本生成手段。其次,基于本文提出的自动化并行线型优化框架以及实际海况,本文设计了一套脐带缆线型设计流程,生成了训练集与测试集以训练该深度学习模型。并以南海某脐带缆结构为例,应用上述方法对脐带缆进行了拉伸,拉弯极值优化设计,验证了本文提出方法的有效性与可靠性。上述工作为高性能水下生产系统脐带缆的整体结构设计提供了新的设计理论和技术手段。最后,本文设计并实现了训练数据排序,归一化等一系列数值技巧,在保证模型训练效果的同时有效减小了模型的离线计算需求。同时,本文将迁移学习引入线型预测模型中,在降低了模型在不同种类海况下的训练成本的同时改进了模型的训练效果,进一步提升了本文所提方法的实用性。
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