基于极限承载能力的江海直达船中剖面结构优化研究

摘要

由于在营运周期和经济性方面的优势，江海直达船结构优化设计成为目前船舶研究中的热点。文章通过对船体极限强度和船体结构优化机理及实施方法的回顾与探讨，以江海直达船中剖面结构最轻化为目标，在满足《江海通航船舶建造规范》条件下，使用目前成熟的优化设计平台，对适用于基于江海直达船极限承载能力的结构优化问题的优化策略及实现进行了研究。研究内容及成果如下：
　　（1）通过对极限强度计算方法的研究，文章确定所采用的极限强度计算方法为简化计算方法和非线性有限元方法，并详细介绍了简化计算方法的计算过程；根据船舶结构优化特点及已有优化研究成果，文章选择模拟退火算法作为优化算法，利用优化设计平台Isight建立优化模型并进行计算及分析。
　　（2）根据极限强度简化计算方法原理，使用Fortran语言编制极限强度简化计算程序。使用简化计算程序对加筋板单元进行影响因素分析，通过对不同试验设计方法原理及计算结果比较，确定采用优化拉丁超立方方法进行试验采样进而进行灵敏度研究；对江海直达船中剖面结构因素进行分析并结合对加筋板单元影响因素研究成果，确立中剖面结构优化设计变量、约束及目标，对中剖面结构进行了灵敏度计算分析并根据灵敏度结果剔除部分设计变量后进行了初步优化计算。
　　（3）利用非线性有限元软件Abaqus提供的二次开发脚本接口，使用Python语言，依托参数化思想建立江海直达船中剖面结构有限元参数化建模及计算模型；结合前文研究成果确定本文通过试验设计建立近似模型进而对近似模型进行优化计算的优化策略；建立基于近似模型的中剖面结构优化模型并进行优化计算；对优化结果整理验证并最终确定基于极限承载能力的江海直达船中剖面优化结构。

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第1章 绪论

1.1选题背景及研究意义

1.2研究内容和方法

第2章 船体极限强度计算及结构优化

2.1极限强度机理及计算方法

2.2极限强度简化计算方法

2.3船舶结构优化

2.4小结

第3章 江海直达船极限强度简化计算程序开发及灵敏度分析

3.1引言

3.2极限强度简化计算程序

3.3基于极限承载能力的加筋板单元影响因素分析

3.4中剖面结构灵敏度分析及优化计算

3.5小结

第4章 江海直达船中剖面结构优化模型建立及计算

4.1引言

4.2中剖面结构有限元参数化模型

4.3中剖面结构优化模型建立

4.4优化计算及结果分析

4.5小结

第5章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目