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申请/专利权人：中国石油大学(华东)

摘要：本发明涉及一种海洋钻井防台风悬挂单根的智能设计制造方法。该方法首先根据海洋钻井防台风悬挂单根结构参数及历史加工工艺数据建立结构设计模型，开展基于全局有限元分析的防台风悬挂单根结构参数智能优化；其次，建立防台风悬挂单根的工艺设计分析模型与强度校核模型，开展虚拟加工制造工艺分析与局部有限元分析，利用工艺分析结果与局部有限元分析结果循环更新结构设计模型并优化结构参数；最后，满足设计条件时停止优化过程，获得最优的海洋钻井防台风悬挂单根结构并确定最终加工工艺。本发明通过结合智能优化理论与虚拟制造技术，智能高效完成防台风悬挂单根结构优化设计与制造工艺制定，提高防台风悬挂单根设计制造的经济性与效率。

主权项：1.一种海洋钻井防台风悬挂单根的智能设计制造方法，其特征在于，包含如下步骤：第一步：根据车间实际加工运行情况，建立包含加工工艺与加工成本在内的数据库，对数据库变量进行参数化表征以建立加工制造全流程的参数化表征模型；引入机器学习算法对参数化表征模型进行训练，建立加工工艺与加工成本间的通用工艺模型，提出以通用工艺模型为基础的经济性模型；第二步：识别海洋钻井防台风悬挂单根实际结构特征，建立以管柱结构分段长度、外径、内径为主要特征，并以各管柱段间过渡圆弧为过渡特征的防台风悬挂单根结构参数模型，进一步融合防台风悬挂单根材料参数形成结构设计模型；第三步：识别防台风悬挂单根关键结构特征、防台风悬挂单根和隔水管系统的连接耦合关系及平台运动信息，以管柱结构主要特征为变量建立防台风悬挂单根与隔水管耦合系统的全局有限元分析模型；以结构强度和经济性为设计目标，结合经济性模型提出防台风悬挂单根的多目标优化模型；基于结构材料的物理极限与强度极限准则建立多目标优化模型的约束条件，引入多目标优化算法开展优化分析以获得防台风悬挂单根结构设计参数的多组Pareto最优解；第四步：在防台风悬挂单根结构设计参数的Pareto最优解基础上，确定各管柱段过渡特征尺寸参数，建立防台风悬挂单根结构强度校核模型，开展局部有限元分析，确定考虑过渡特征及解耦条件下的防台风悬挂单根力学特性；建立防台风悬挂单根的工艺设计模型，引入加工工艺分析方法确定防台风悬挂单根的全流程加工工艺；在防台风悬挂单根力学特性与加工工艺分析的基础上，分别进行防台风悬挂单根结构参数与力学特性、防台风悬挂单根结构参数与加工工艺间的参数化表征，建立防台风悬挂单根力学特性的代理模型与加工工艺的专用代理模型；第五步：基于防台风悬挂单根力学特性代理模型与加工工艺专用代理模型更新防台风悬挂单根的结构设计模型，同时作为防台风悬挂单根的全局有限元分析模型的增补模型开展以结构强度和经济性为设计目标的防台风悬挂单根的多目标优化设计；在此基础上更新防台风悬挂单根强度校核模型与工艺设计模型，形成闭环循环迭代过程，不断基于工艺分析与结构强度分析结果优化设计防台风悬挂单根结构参数；第六步：在循环优化设计过程中，当防台风悬挂单根结构强度和经济性指标满足前后两次变化量小于2％及结构参数综合变化量小于5％时优化迭代过程终止；对防台风悬挂单根末次的优化结构参数圆整得到最终详细结构设计参数，完成加工工艺分析与修正，得到最优的防台风悬挂单根结构参数及加工工艺。

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