船体分段吊装方案设计及其优化问题研究

摘要

船体分段吊装是指施工单位使用起重设备对船体分段进行翻身或移位的作业工作，是船舶建造过程中的一项重要工作。合理的船体分段吊装方案设计，对提高船体建造的安全和质量以及缩短造船周期起着至关重要的作用。在船体分段吊装方案设计中，吊点位置的布置是船体分段吊装过程中至关重要的一个环节，在吊点位置的布置过程中要综合考虑吊装的过程、起重设备的性能、吊绳的承载能力、以及船体分段与起重设备的相对方位等因素，是一个复杂的逐步寻优过程。
　　本文将对船体分段吊装过程中的平吊和翻身两种吊装形式分别进行优化设计研究。
　　在分段平吊方案的设计研究过程中，本文首先对分段吊平面上的吊点进行适应度评估，得到一系列的吊点组合方案。然后以吊装过程中分段的总体应变能最小为优化目标，采用粒子群优化算法，并借助MATLAB和ANSYS等软件实现吊点位置的最优化设计。最后根据吊点位置和分段结构得到各吊点所布置眼板的类型和承载能力。
　　在分段翻身方案的设计研究中，本文首先对要翻身的分段进行干涉评估，并得到备选的吊点轴线布置位置。然后根据翻身过程中各吊索与分段的相对旋转角得到一系列的备选轴线组合方案。最后以整个翻身过程中最大应变能最小为优化目标进行优化计算，从而得到该分段的最终翻身吊点布置方案。另外，对于有些分段在翻身过程中不可避免的干涉情况，本文从翻身过程中发生干涉的吊索的安全性出发，进行合理的补强设计，并对其安全性进行论证。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 课题研究意义

1．2 分段吊装方案优化设计国内外研究现状

1．3 本文主要研究内容

1．4 本章小结

2 船体分段吊装方案设计概述

2．1 吊装过程及吊装形式

2．2 吊装设备

2．2．1 龙门吊车

2．2．2 吊索

2．2．3 眼板

2．3 吊装方案设计流程

2．4 本章小结

3 船体分段(总段)典型平吊过程的优化设计

3．1 吊点适应度的评估

3．2 目标函数的确定

3．3 粒子群优化算法在该设计中的应用研究

3．3．1 粒子群优化算法概述

3．3．2 粒子群优化算法

3．4 典型平吊过程最优化模型的建立

3．4．1 吊装主对象的设计要素分析

3．4．2 吊装过程中的约束条件的确定

3．4．3 吊装方案设计最优化模型的建立

3．5 船体分段(总段)平吊最优化模型基于粒子群优化算法的求解

3．6 应用实例研究

3．6．1 基于VC2011分段最优化模型的建立

3．6．2 基于粒子群算法的求解过程及结果分析

3．7 应用实例研究

3．7．1 基于L型分段最优化模型的建立

3．7．2 基于粒子群算法的求解过程及结果分析

3．8 本章小结

4 船体分段翻身方案优化设计

4．1 分段各构件翻身干涉评估及翻身轴线适应度评估

4．2 翻身过程中各吊绳相对分段旋转角度的确定

4．3 船体分段无干涉翻身方案设计

4．3．1 各吊绳下吊点布置轴线的确定

4．3．2 最优方案的确定

4．4 船体分段有干涉翻身方案设计

4．4．1 有干涉翻身吊点位置及所用眼板类型的确定

4．4．2 补焊钢管半径的确定

4．4．3 加焊钢管的厚度

4．5 无干涉翻身实例

4．5．1 翻身吊点布置轴线判定及空间干涉评估

4．5．2 确定翻身吊点布置位置

4．5．3 确定眼板型号及承载能力

4．6 有干涉翻身实例

4．6．1 翻身吊点布置轴线判定及空间干涉评估

4．6．2 确定翻身吊点布置位置

4．7 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢