坐底式玻璃钢勘测平台总体设计与分析

摘要

随着陆地资源的逐渐枯竭，世界各国已经意识到海洋资源开发的重要性。海洋勘测是海洋开发利用的基础。为了促进海洋勘测技术的发展，文中提出了一种可坐沉于海底、便于升沉、防磁性好、透波性好、抗腐蚀能力强、使用寿命长、承载能力大、可靠性高的大型玻璃钢平台。
　　分析平台的设计要求，通过逐步近似的思想，获得了平台的最终可行方案，并对最终可行方案进行详细设计。对平台结构进行参数化分析，建立了参数化平台模型，为平台进一步的计算与建造提供了基础。
　　为了能够合理的选择玻璃钢材料，对玻璃钢材料的基本性能进行了总结，并对缠绕成型玻璃钢材料、糊制成型玻璃钢材料、拉挤成型玻璃钢材料进行了拉伸试验，验证了三种材料的纵向力学性能。另外，通过对玻璃钢的对接连接进行了试验，本文得到了可以提高接缝承载能力的几种方法，并对连接方式的实施提出了建议。
　　为了便于计算平台的浮态、稳性，以及提高设计效率，本文开发了玻璃钢平台参数化浮态、稳性计算子系统。本文首先论述了AutoCAD二次开发的几种方式，并对几种二次开发方式进行了比较。然后本文详细论述了通过C＃语言基于ActiveX Automation对象模型二次开发AutoCAD平台实现本文三维参数化模型建立的具体方法。最后本文基于平台三维参数化模型实现了参数化浮态、稳性计算。
　　为解决平台设计过程中的复杂结构优化问题，本文提出并实现了基于遗传算法的参数化结构有限元优化方法。在优化计算方面，对遗传算法进行了改进，提高了遗传算法收敛速度，使算法更适用于本文的结构优化问题。在结构分析方面，本文详细论述了在ANSYS平台下通过APDL语言实现参数化结构有限元分析的具体方法。本文以C＃语言为基础，跨VS.NET、MATLAB、ANSYS三平台进行混合编程，实现了基于遗传算法的玻璃钢平台参数化结构优化子程序，并具体论述了三平台间的接口问题及程序的具体实现。最后本文通过结构优化子程序对平台进行了优化，可以大幅度降低平台结构重量。
　　本文完成了一种特种深海坐底式玻璃钢勘测平台的总体设计与分析，建立了合理的设计思路及设计流程，实现了本文平台的快速设计。同时，本文的参数化思想、浮态稳性计算方法及有限元结构优化方法也普遍适用于船舶与海洋工程领域的相关问题。