Embedded domain knowledge method for worst-case analysis of three-span beam under multiple patch loads

目标	生成的个体	说明
弯曲正应力		6个载荷以最小间距聚集（共8种排列方式），且落在跨中区域
		6个载荷以最小间距聚集（共8种排列方式），落在随机位置
		5个较大的载荷以最小间距聚集（共4种排列方式），且落在跨中区域，剩下一个载荷落在随机位置
		5个较大的载荷以最小间距聚集（共4种排列方式），落在随机位置，剩下一个载荷落在随机位置
		同理，将会产生4个、3个、2个较大载荷以最小间距聚集，落在跨中区域和随机位置，其余载荷随机分布的个体，还会生成一些完全随机分布的个体，以增加种群的多样性
剪应力		6个载荷以最小间距聚集且按大小排列，落在支座附近
		6个载荷以最小间距聚集且按大小排列，落在随机位置
		5个载荷以最小间距聚集且按大小排列，落在支座附近，剩余载荷落在随机位置
		5个载荷以最小间距聚集且按大小排列，落在随机位置，剩余载荷落在随机位置
		同理，将会产生4个、3个、2个较大载荷以最小间距聚集，落在支座附近和随机位置，其余载荷随机分布的个体，还会生成一些完全随机分布的个体，以增加种群的多样性

Table 2. Possible arrangement of all loads gathered at minimum spacing under six wheel patch loads

View table

View in Article

Table 2. Possible arrangement of all loads gathered at minimum spacing under six wheel patch loads

排列编号	载荷排列顺序
1	P5→P3→P1→P2→P4→P6
2	P4→P3→P1→P2→P5→P6
3	P4→P2→P1→P3→P5→P6
4	P5→P2→P1→P3→P4→P6
5	P6→P5→P3→P1→P2→P4
6	P6→P4→P3→P1→P2→P5
7	P6→P4→P2→P1→P3→P5
8	P6→P5→P2→P1→P3→P4

Table 3. Results of the worst-case of the structure under three wheel patch loads (normal stress)

View table

View in Article

Table 3. Results of the worst-case of the structure under three wheel patch loads (normal stress)

求解方法	计算次数编号	载荷作用位置/mm			弯曲正应力/MPa
求解方法	计算次数编号	$ {x}_{1} $	$ {x}_{2} $	$ {x}_{3} $	弯曲正应力/MPa
注：$ {x}_{1}～{x}_{3} $所代表的轮印载荷分别为$ {10}^{5} $，$ {5\times 10}^{4} $，$ {3\times 10}^{4} $ N。
经典解法（最小间距200 mm）	第1次	900	700	500	99.77
	第2次	800	1 000	600	102.34
	第3次	900	1 100	700	101.99
	第4次	5 200	5 400	5 000	101.09
	第5次	5 000	5 200	4 800	101.83
融入先验知识（最小间距200 mm）	第1，2次	900	700	1 100	102.82
融入先验知识（最小间距200 mm）	第3～5次	5 100	5 300	4 900	102.82
经典解法（最小间距500 mm）	第1次	5 100	4 600	5 600	85.14
	第2次	900	1 400	400	85.14
	第3次	800	1 300	300	85.46
	第4次	900	400	1 500	83.68
	第5次	800	1 300	300	85.46
融入先验知识（最小间距500 mm）	第2，3，5次	800	1 300	300	85.46
融入先验知识（最小间距500 mm）	第1，4次	5 200	4 700	5 700	85.46

Table 4. Results of the worst-case of the structure under three wheel patch loads (shear stress)

View table

View in Article

Table 4. Results of the worst-case of the structure under three wheel patch loads (shear stress)

求解方法	计算次数编号	载荷作用位置/mm			剪应力/MPa
求解方法	计算次数编号	$ {x}_{1} $	$ {x}_{2} $	$ {x}_{3} $	剪应力/MPa
注：$ {x}_{1} ～ {x}_{3} $所代表的轮印载荷分别为$ {10}^{5} $，$ {5\times 10}^{4} $，$ {3\times 10}^{4} $ N。
经典解法（最小间距200 mm）	第1次	4 300	4 100	4 500	58.63
	第2次	4 100	4 500	4 300	59.25
	第3次	4 100	4 300	4 800	58.34
	第4次	4 100	4 300	4 600	59.35
	第5次	1 900	1 700	1 400	59.35
融入先验知识（最小间距200 mm）	第1，2，4，5次	4 100	4 300	4 500	59.81
融入先验知识（最小间距200 mm）	第3次	1 900	1 700	1 500	59.81
经典解法（最小间距500 mm）	第1次	1 900	900	1 400	52.72
	第2次	4 100	4 600	5 100	54.50
	第3次	1 900	1 400	700	53.30
	第4次	4 100	4 600	5 100	54.50
	第5次	4 100	4 600	5 200	53.91
融入先验知识（最小间距500 mm）	第1次	1 900	1 400	900	54.50
融入先验知识（最小间距500 mm）	第2~5次	4 100	4 600	5 100	54.50

Table 5. Results of the worst-case of the structure under six wheel patch loads (normal stress)

View table

View in Article

Table 5. Results of the worst-case of the structure under six wheel patch loads (normal stress)

求解方法	计算次数编号	载荷作用位置/mm						弯曲正应力/MPa
求解方法	计算次数编号	$ {x}_{1}/\mathrm{m}\mathrm{m} $	$ {x}_{2}/\mathrm{m}\mathrm{m} $	$ {x}_{3}/\mathrm{m}\mathrm{m} $	$ {x}_{4}/\mathrm{m}\mathrm{m} $	$ {x}_{5}/\mathrm{m}\mathrm{m} $	$ {x}_{6}/\mathrm{m}\mathrm{m} $	弯曲正应力/MPa
注：$ {x}_{1} ～ {x}_{6} $所代表的轮印载荷分别为$ {10}^{5} $，$ {7.5\times 10}^{4}，{5\times 10}^{4}，{4\times 10}^{4}，{2.5\times 10}^{4}，{1.5\times 10}^{4} $ N。
经典解法（最小间距200 mm）	第1次	5 000	4 600	4 800	5 200	5 500	2 000	137.85
	第2次	800	1 000	300	1 300	500	5 500	137.08
	第3次	800	1 000	1 200	1 600	600	300	144.66
	第4次	5 100	5 300	4 600	4 900	4 400	4 200	140.81
	第5次	5 200	4 800	5 400	5 000	5 600	1 100	144.59
融入先验知识（最小间距200 mm）	第1，3次	800	1 000	600	1 200	400	1 400	153.31
	第2，4次	5 200	5 000	5 400	4 800	5 600	4 600	153.31
	第5次	5 100	5 300	4 900	5 500	4 700	4 500	152.85
经典解法（最小间距500 mm）	第1次	5 300	4 800	1 000	5 800	4 300	1 500	97.83
	第2次	1 300	800	300	1 800	4 900	4 400	95.93
	第3次	4 900	5 400	4 400	5 900	1 100	500	98.44
	第4次	900	1 400	400	6 000	5 500	4 300	98.97
	第5次	1 000	500	1 500	4 800	5 300	4 300	100.28
融入先验知识（最小间距500 mm）	第1次	800	1 300	300	1 800	5 000	4 500	102.62
	第2，3次	800	1 300	300	1 800	4 700	5 200	102.42
	第4次	5 200	4 700	5 700	4 200	1 100	1 600	102.59
	第5次	5 200	4 700	5 700	4 200	1 400	900	102.62

Table 6. Results of the worst-case of the structure under six wheel patch loads (shear stress)

View table

View in Article

Table 6. Results of the worst-case of the structure under six wheel patch loads (shear stress)

求解方法	计算次数编号	载荷作用位置/mm						剪应力/MPa
求解方法	计算次数编号	$ {x}_{1}/\mathrm{m}\mathrm{m} $	$ {x}_{2}/\mathrm{m}\mathrm{m} $	$ {x}_{3}/\mathrm{m}\mathrm{m} $	$ {x}_{4}/\mathrm{m}\mathrm{m} $	$ {x}_{5}/\mathrm{m}\mathrm{m} $	$ x_6 $	剪应力/MPa
注：$ {x}_{1} ～ {x}_{6} $所代表的轮印载荷分别为$ {10}^{5} $，$ {7.5\times 10}^{4}，{5\times 10}^{4}，{4\times 10}^{4}，{2.5\times 10}^{4}，{1.5\times 10}^{4} $ N。
经典解法（最小间距200 mm）	第1次	4 200	4 600	4 900	4 400	300	5 100	81.34
	第2次	1 400	1 800	1 600	1 200	1 000	2 200	84.12
	第3次	4 900	4 600	4 200	4 400	5 400	5 200	79.00
	第4次	1 700	1 900	1 200	1 400	600	2 500	85.63
	第5次	4 100	4 500	4 300	5 200	3 800	5 000	83.47
融入先验知识（最小间距200 mm）	第1～4次	4 100	4 300	4 500	4 700	4 900	5 100	92.99
融入先验知识（最小间距200 mm）	第5次	1 900	1 700	1 500	1 300	1 100	900	92.99
经典解法（最小间距500 mm）	第1次	1 900	900	1 400	300	3 400	2 800	66.60
	第2次	4 600	4 100	5 100	3 200	5 800	2 400	66.04
	第3次	4 100	5 100	4 600	3 300	5 700	2 800	66.18
	第4次	1 400	1 900	900	400	2 700	3 600	68.03
	第5次	2 100	2 600	1 400	3 100	3 600	800	63.97
融入先验知识（最小间距500 mm）	第1次	1 900	1 400	900	400	2 500	3 000	69.84
	第2次	4 100	4 600	5 100	5 600	3 400	2 900	69.87
	第3次	1 900	1 400	900	400	2 600	3 100	69.87
	第4次	1 900	1 400	900	400	3 000	2 500	69.86
	第5次	1 900	1 400	900	400	2 900	2 400	69.84

Table 7. Comparison of the theoretical most dangerous load position and the results obtained by embedded domain knowledge solution methods under six wheel patch loads (bending normal stress)

View table

View in Article

Table 7. Comparison of the theoretical most dangerous load position and the results obtained by embedded domain knowledge solution methods under six wheel patch loads (bending normal stress)

轮印载荷最小间距/mm	计算次数编号	载荷作用位置/mm						弯曲正应力/MPa
轮印载荷最小间距/mm	计算次数编号	$ {x}_{1} $	$ {x}_{2} $	$ {x}_{3} $	$ {x}_{4} $	$ {x}_{5} $	$ {x}_{6} $	弯曲正应力/MPa
注：$ {x}_{1}～{x}_{6} $所代表的轮印载荷分别为$ {10}^{5} $，$ {7.5\times 10}^{4}，{5\times 10}^{4}，{4\times 10}^{4}，{2.5\times 10}^{4}，{1.5\times 10}^{4} $ N。
200	第1，3次	800	1 000	600	1 200	400	1 400	153.31
	第2，4次	5 200	5 000	5 400	4 800	5 600	4 600	153.31
	第5次	5 100	5 300	4 900	5 500	4 700	4 500	152.85
	理论解	800	1 000	600	1 200	400	1 400	153.31
500	第1次	800	1 300	300	1 800	5 000	4 500	102.62
	第2次	800	1 300	300	1 800	4 700	5 200	102.42
	第3次	5 200	4 700	5 700	4 200	1 400	900	102.42
	第4次	5 200	4 700	5 700	4 200	1 100	1 600	102.59
	第5次	800	1 300	300	1 800	4 700	5 200	102.62
	理论解	800	1 300	300	1 800	4 700	5 200	102.62

Table 8. Comparison of the theoretical most dangerous load position and the results obtained by embedded domain knowledge solution methods under six wheel patch loads (shear stress)

View table

View in Article

Table 8. Comparison of the theoretical most dangerous load position and the results obtained by embedded domain knowledge solution methods under six wheel patch loads (shear stress)

轮印载荷最小间距/mm	计算次数编号	载荷作用位置/mm						剪应力/MPa
轮印载荷最小间距/mm	计算次数编号	$ {x}_{1} $	$ {x}_{2} $	$ {x}_{3} $	$ {x}_{4} $	$ {x}_{5} $	$ {x}_{6} $	剪应力/MPa
注：$ {x}_{1}～{x}_{6} $所代表的轮印载荷分别为$ {10}^{5} $，$ {7.5\times 10}^{4}，{5\times 10}^{4}，{4\times 10}^{4}，{2.5\times 10}^{4}，{1.5\times 10}^{4} $ N。
200	第1～4次	4 100	4 300	4 500	4 700	4 900	5 100	92.99
	第5次	1 900	1 700	1 500	1 300	1 100	900	92.99
	理论解	1 900	1 700	1 500	1 300	1 100	900	92.99
500	第1次	1 900	1 400	900	400	2 500	3 000	69.84
	第2次	4 100	4 600	5 100	5 600	3 400	2 900	69.87
	第3次	1 900	1 400	900	400	2 600	3 100	69.87
	第4次	1 900	1 400	900	400	3 000	2 500	69.86
	第5次	1 900	1 400	900	400	2 900	2 400	69.84
	理论解	1 900	1 400	900	400	2 600	3 100	69.87

Tools

Get Citation

Copy Citation Text

xiangyun LUO, jun LIU, puyu JIANG, yuansheng CHENG. Embedded domain knowledge method for worst-case analysis of three-span beam under multiple patch loads[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2024, 19(6): 25

Download Citation

EndNote(RIS)BibTex Plain Text

Set citation alerts for article

Save article for my favorites

Paper Information

Category: Theory and Method of Intelligent Design for Ship and Ocean Engineering

Received: Dec. 6, 2023

Accepted: --

Published Online: Mar. 14, 2025

The Author Email:

DOI:10.19693/j.issn.1673-3185.03676

Topics

laser devices and laser physics

Lasers and Laser Optics

Laser physics

laser manufacturing

Instrumentation, Measurement and Metrology

Table 1. Individuals produced after applying the initial population strategy under six wheel patch loads

Table 1. Individuals produced after applying the initial population strategy under six wheel patch loads

Table 2. Possible arrangement of all loads gathered at minimum spacing under six wheel patch loads

Table 2. Possible arrangement of all loads gathered at minimum spacing under six wheel patch loads

Table 3. Results of the worst-case of the structure under three wheel patch loads (normal stress)

Table 3. Results of the worst-case of the structure under three wheel patch loads (normal stress)

Table 4. Results of the worst-case of the structure under three wheel patch loads (shear stress)

Table 4. Results of the worst-case of the structure under three wheel patch loads (shear stress)

Table 5. Results of the worst-case of the structure under six wheel patch loads (normal stress)

Table 5. Results of the worst-case of the structure under six wheel patch loads (normal stress)

Table 6. Results of the worst-case of the structure under six wheel patch loads (shear stress)

Table 6. Results of the worst-case of the structure under six wheel patch loads (shear stress)

Table 7. Comparison of the theoretical most dangerous load position and the results obtained by embedded domain knowledge solution methods under six wheel patch loads (bending normal stress)

Table 7. Comparison of the theoretical most dangerous load position and the results obtained by embedded domain knowledge solution methods under six wheel patch loads (bending normal stress)

Table 8. Comparison of the theoretical most dangerous load position and the results obtained by embedded domain knowledge solution methods under six wheel patch loads (shear stress)

Table 8. Comparison of the theoretical most dangerous load position and the results obtained by embedded domain knowledge solution methods under six wheel patch loads (shear stress)

微信扫一扫：分享