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基于响应面法的集装箱船优化设计研究

刘洁雪  
【摘要】: 随着全球贸易的快速增长,以高效、便捷为特点的集装箱船运输逐渐赢得了运输市场,并成为航运业发展的主流。由于集装箱船具有宽大的开口,因扭转而产生的结构破坏成为集装箱船结构破坏的主要因素。因此,在满足扭转强度要求的条件下,进行结构优化设计以提高其经济性成为造船界普遍关心的问题。 为了更加有效、合理、简洁地分析集装箱船的扭转力学特性,本文首次将响应面的概念引入到船舶优化问题中,用响应面函数模拟集装箱船在纯扭转状态下的应力状态。利用有限元方法建立集装箱船舱段模型,通过敏感度分析,选取合适的响应面自变量,运用正交试验方法模拟集装箱船受力之后的力学行为,建立了以舷侧外板厚、内壳板厚、底板厚、甲板边板厚、双层底高度和双舷侧宽度为自变量的最大应力值二次响应面函数。 论文对该响应面函数在集装箱船结构优化设计中具体应用进行较深入的研究,建立了以结构重量最小为优化目标、以应力响应面函数及集装箱船舶设计规范的要求为约束条件、以罚函数法与分枝界定法相结合的约束非线性混合整数优化法为求解手段的集装箱船结构优化设计模型,并对某700箱集装箱船进行了中剖面的结构优化设计,优化后船体中部一个货舱段的重量下降7.34%,体现了本优化方案的可行性和有效性。


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