Phân tích và lựa chọn thuật toán thiết kế kết cấu tàu vỏ thép theo yêu cầu của Quy phạm Việt Nam, chương 1 pptx

Chương 1:
ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1. TỔNG QUAN
Hình 1.1: Quy trình thiết kế tàu
Như chúng ta đã biết tàu thủy là công trình kỹ thuật phức tạp
bao gồm ba hệ thống chính là động cơ, vỏ tàu và chân vịt, trong đó
phần vỏ tàu với kết cấu bên trong có nhiệm vụ quan trọng đảm bảo
độ cứng vững cho con t
àu.Thiết kế kết cấu thân tàu là một trong
những bài toán quan trọng trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật của quá
trình thiết kế tàu thuỷ. Thiết kế kết cấu nhằm mục đích xác định
kích thước, h
ình dáng, mối liên kết giữa các kết cấu…để có thể tạo
Nhiệm vụ thư thiết kế
Thiết kế thi công
Thiết kế công nghệ đóng
Thiết kế sơ bộ
Thiết kế kỹ thuật
nên một hệ thống kết cấu đảm bảo đủ bền và ổn định dưới tác động
của các ngoại lực.
Hiện nay, có nhiều phương pháp thiết kế kết cấu tàu khác
nhau như: Thiết kế theo Quy phạm, thiết kế bằng tính toán lý
thuyết v.v Nhưng phổ biến nhất là thiết kế kết cấu thân tàu theo
các yêu c
ầu của Quy phạm. Phương pháp này cho phép người thiết
kế tính chọn toàn bộ kết cấu tàu đang xét mà không cần phải thực
hiện mô hình hoá kết cấu hoặc giải những bài toán cơ học kết cấu
phức tạp. Việc lựa chọn được thuật toán để ứng dụng lập trình
chương trình tính toán kết cấu tàu nhằm đơn giản quá trình tính
toán, đạt được kích thước kết cấu tối ưu mong muốn và thỏa mãn
các yêu c

ầu của Quy phạm đang được quan tâm.
Các công thức tính kết cấu trong Quy phạm được xây dựng
dựa trên cở sở lý thuyết về độ bền, tuy nhiên trong quá trình xây
d
ựng công thức, Quy phạm còn đưa vào những hệ số để hiệu chỉnh
công thức về dạng phù hợp với thực tế sử dụng tàu. Cần lưu ý rằng
các yêu cầu của Quy phạm thật nghiêm ngặt song nó cũng tồn tại
hạn chế như chưa phản ánh đầy đủ các điều kiện của môi trường
thiên nhiên và con người hoạt động trong đó n
ên gây sự tốn kém
về vật liệu, công sức thực hiện, không đảm bảo tính kinh tế vì bản
thân kết cấu chưa phải ở dạng tối ưu.
Việc nghiên cứu và ứng dụng thuật toán vào lập trình tính kết
cấu để khắc phục hạn chế của công tác tính kết cấu theo Quy phạm
nhằm đưa ra đựợc kết cấu thân tàu ở dạng tối ưu, đủ bền đồng thời
thỏa mãn tính kinh tế là mong muốn của những người làm công tác
thi
ết kế.
Từ những phân tích trên, em được giao thực hiện đề tài:

“Phân tích và lựa chọn thuật toán thiết kế kết cấu tàu vỏ
thép theo yêu cầu của Quy phạm Việt nam”.
Với mục tiêu lựa chọn được thuật toán thiết kế kết cấu tàu vỏ
thép thỏa yêu cầu của Quy phạm Việt Nam và định hướng lập trình
chương trình tính kết cấu như một giải pháp khắc phục hạn chế của
công tác thiết kế hiện nay và nâng cao hiệu quả thiết kế kết cấu
theo Quy phạm.
1.2. TÌM HIỂU KHÁI QUÁT VỀ THUẬT TOÁN
1.2.1. Khái niệm thuật toán
Chúng ta đã làm quen với khái niệm về thuật toán trong giáo

trình toán học và các giáo trình khác như thuật toán giải phương
trình bậc hai, hệ phưong trình. Ví dụ như thuật toán giải phương
trình bậc nhất: P(x): ax + b = c (a, b, c là các số thực) trong tập hợp
các số thực có thể là một bộ các bước giải như sau:
Bước 1: nếu a = 0
- b = c thì P(x) có nghiệm bất kì
- b # c thì P(x) vô nghi
ệm
Bước 2: nếu a # 0 th
ì P(x) có duy nhất một nghiệm x = (c-
b)/a
Có nhiều quan điểm về thuật toán, nôm na thuật toán là một
thủ tục tính toán được định nghĩa kỹ, sử dụng một giá trị hoặc một
tập hợp giá trị nào đó làm đầu vào và cho ra một giá trị hoặc tập
hợp giá trị nào đó làm kết xuất. Do đó, một thuật toán là một trình
t
ự các bước tính toán biến đổi đầu vào thành kết xuất.
Cũng có thể xem một thuật toán như một công cụ để giải
quyết một bài toán thật cụ thể. Phát biểu của bài toán sẽ chỉ định
tổng quát mối quan hệ nhập/xuất cần thiết. Thuật toán mô tả một
thủ tục tính toán cụ thể để đạt được mối quan hệ nhập/xuất đó.
Khái niệm thuật toán đầu tiên do nhà toán học Ả Rập
Kharezmi nêu ra từ cuối thế kỷ thứ 8 đầu thế kỷ thứ 9 khi đưa ra
các quy tắc đầu tiên về tính số học.
Con người với các hoạt động của m
ình thường phải sử dụng
những thuật toán để giải quyết các công việc cụ thể. Bất kỳ một
hình thức lao động chân tay nào cũng gồm một số thao tác cụ thể
theo một trật tự nhất định, ta gọi lao động chân tay là hoạt động
theo thuật toán.

Tóm lại có thể nói thuật toán hay còn gọi là thuật giải là một
tập hợp hữu hạn các chỉ thị hay các phương cách được định nghĩa
rõ ràng cho việc hoàn tất một sự việc từ một trạng thái ban đầu cho
trước, khi các
chỉ thị này được áp dụng triệt để thì sẽ dẫn đến kết
quả sau cùng đã dự đoán. Nói cách khác, thuật toán là một bộ các
quy tắc hay quy trình cụ thể nhằm giải quyết một vấn đề trong một
số bước hữu hạn, nhằm cung cấp một kết quả từ một tập hợp của
các dữ kiện đưa vào.
Lưu ý: Khi một thuật toán đã hình thành thì ta không xét đến
việc chứng minh thuật toán đó mà chỉ chú trọng đến việc áp dụng
các bước theo sự hướng dẫn sẽ có kết quả đúng. Việc chứng minh
tính đúng và tính đầy đủ của các thuật toán phải đựơc tiến h
ành
xong trước khi có thuật toán. Nói rõ hơn, thuật toán có thể chỉ là
vi
ệc áp dụng các công thức hay quy tắc, quy trình đã được công
nhận là đúng hay đã được chứng minh về mặt toán học.
1.2.2. Những đặc trưng cơ bản của thuật toán
- Tính chính xác: Để đảm bảo kết quả tính hay các thao tác mà
máy tính th
ực hiện được là chính xác.
- Tính t
ổng quát: Thuật toán không đề cập chỉ một bài toán riêng
l
ẻ mà bao hàm một lớp bài toán cùng một kiểu, có đầu vào tương
tự nhau.
- Có giới hạn: Thuật toán phải gồm một số hữu hạn các bước tính
toán, quá trình biến đổi từ thông tin ban đầu đến kết quả cuối cùng
qua m

ột số giới hạn các biến đổi.
- Tính duy nhất: Toàn bộ quá trình biến đổi, cũng như trật tự thực
hiện phải được xác định là duy nhất. Như vậy khi dùng thuật toán
cùng một thông tin ban đầu phải cho cùng một kết quả. Thuật toán
ở mỗi giai đoạn phải nêu chính xác các bước tiếp theo, có nghĩa là
th
ứ tự thực hiện, các thao tác và quyết định phải được quy định rõ
ràng.
- Tính rõ ràng: Thuật toán phải được thể hiện bằng các câu lệnh
minh bạch, các câu lệnh được sắp xếp theo một thứ tự nhất định.