双壳散货船强度评估及结构重量优化

摘要

散货船的舷侧结构是整个船体结构中最薄弱的环节之一，目前绝大多数散货船为单壳结构，根据多年的散货船事故统计显示，在舱口盖、管系、甲板、舷侧外板、船底结构等诸多损伤中，单壳散货船的舷侧外板事故率是最高的。为了有效解决散货船船体结构和营运过程中出现的这些问题，提高散货船，尤其是高龄散货船的使用安全性，散货船的双壳化日渐提上了国际海事界的议事日程。本文以一艘散货船为例，运用剪力流法计算了单双壳两种结构形式下船舶的剪应力，结果显示，采用双舷侧结构可以大幅度减小舷侧板、顶边舱、底边舱部分的剪应力。对于其它部分，双舷侧形式下的剪应力相对于单舷侧结构也有所减少，但幅度不大。 双壳概念的引入给散货船在结构强度和使用维护等方面无疑带来了很多好处，但双壳的引入将在一定程度上增加船体的结构重量，并且减少了部分装载空间。因此有必要对船体构件进行优化设计，以减小结构重量，同时弥补舱容的损失。本文采用进化算法，对一些纵向构件、横向框架结构以及船中区域的槽形横舱壁进行了优化设计。结果表明，经过优化设计，大大减轻了双层壳体散货船的结构重量，使之与未经优化的单壳散货船十分接近。

目录

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第一章绪论

1.1散货船的损伤

1.2散货船的双壳化

1.3双壳船与常规单壳船的比较

1.4现行公约对散货船的规定

第二章船体梁强度评估

2.1概要

2.2翘曲法的计算原理

2.3剪力流法计算剪应力

2.3.1剪力流法的主要计算原理

2.3.2双壳散货船剪应力计算

2.3.3单壳散货船剪应力计算

第三章进化算法的应用

3.1进化算法的基本原理

3.1.1进化算法的背景

3.1.2进化算法与其它搜索方法的比较

3.1.3设计进化算法时应注意的问题

3.2进化算法在船舶结构优化中的应用

3.2.1进化算法的表示方法和适应值度量

3.2.2变异算子的选取

3.2.3距离函数

3.2.4 选择

3.2.5控制参数的选取

第四章双壳散货船的结构优化

4.1纵向构件的优化

4.1.1设计变量的选取

4.1.2约束条件的规定

4.1.3目标函数的选取

4.2船体肋骨框架结构及槽形舱壁的优化

4.2.1横向构件的优化

4.2.2槽形舱壁的优化

4.3规范对总纵强度的要求

4.3.1船体梁弯曲强度

4.3.2船体梁剪切强度

4.3.3屈曲强度要求

4.3.4甲板强度要求

第五章算例

5.1程序流程

5.1.1进化算法在本例中的特殊处理

5.1.2进化过程及程序流程图

5.2计算结果及结论

5.2.1计算结果

5.2.2计算结果分析

5.3单双壳散货船舷侧剪应刀比较

5.3.1双壳散货船剪应力计算

5.3.2两种结构形式下剪应力的比较

第六章结论与展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢