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人类对资源的需求随着人类文明的发展以及人口增加而剧增,陆地资源的匮乏使得人们进一步扩展了对海洋资源的探索。海洋占地球表面积的71.8%,同时蕴藏着丰富的海洋资源,是人类尚未充分挖掘和利用的资源宝库,也是人类赖以生存发展的资本。由于海洋环境的特殊性,对海洋的探索和研究高度依赖于潜器,研制出先进的潜器于人类发展有重要科学意义,于国家具有重要战略意义。本文对工作潜深为300米的潜器圆柱壳承压结构进行了轻量化设计。在Abaqus中(采用Python参数化建模)对圆柱壳承压结构的四种模型:铝合金模型、铝合金加筋模型、复合材料模型、复合材料加筋模型分别进行结构静力分析和屈曲分析。基于有限元分析得到结构响应,采用改进的差分进化算法(adaptive elitist Differential Evolution,aeDE)对四种圆柱壳承压结构模型进行轻量化设计。为了提高优化计算效率,对四种模型分别采用了并行计算法和代理模型法实施优化。并行计算法以线程队列的形式进行并行计算,基于并行计算采用aeDE算法(Python编写)进行寻优;代理模型法采用基于主动学习函数U的Kriging模型,模拟结构有限元响应参与优化计算,其实现利用了Matlab中的Kriging代理模型工具包,基于代理模型应用aeDE算法(Matlab编写)进行寻优计算。最后对两种方法的计算效率和计算精度做了对比。通过本文的研究,从水下圆柱壳承压结构四个模型的轻量化设计结果可以看出:由于复合材料高的比强度和比刚度,其优化结果相对于铝合金模型质量轻40%-50%;铝合金加筋模型相对于未加筋模型减重16.79%,复合材料加筋模型相对于未加筋模型减重4.59%。并行计算法可有效提高优化计算效率,同时保证计算精度;相对于并行计算法,代理模型法采用了基于主动学习函数U构建的Kriging模型同时所需样本点较少,计算效率显著提高。本文中基于代理模型法得到的优化结果相对于高精度有限元模型的偏差在3%以内。