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基于共同规范的油船货舱区结构优化设计

严卫祥  
【摘要】:船舶结构优化设计在近年得到了较快的发展,其主要目标是在保证船体强度和经济性的条件下尽可能地减轻船体重量。以往针对船体的优化设计研究主要集中在尺寸优化方面,以通过对构件的板厚、截面面积的优化达到减轻结构重量的目的。拓扑优化在船体结构优化设计的应用仍较少,拓扑优化能很好地确定结构最佳的传力型式,使结构达到最优布置。本文将通过对某大型油船中间货舱区横向强框剖面的拓扑优化分析,确定其典型横剖面结构的拓扑构型,并在此基础上进行尺寸优化。具体描述为(1)研究结构优化设计方法,及其相应的敏度分析、近似模型、优化算法以及制造工艺约束等优化设计的若干关键问题。(2)研究适用于油船货舱区结构的拓扑优化模型,根据SIMP材料密度插值模型,以结构设计变量范围的体积分数为优化目标,以结构位移或者应力作为约束条件,分别采用不同分析模型(三舱段模型或者子模型等)和不同约束条件等,针对某32万吨VLCC中间货舱区典型横剖面进行一系列的拓扑优化研究,确定其典型横剖面的拓扑构型设计方案。(3)研究基于共同规范的油船货舱区结构的尺寸和综合力学性能优化,以共同规范各复杂载况的Von-Mises应力作为设计约束条件,在优化拓扑构型的基础上完成尺寸优化,最终获得具有较好减重效果的油船货舱区结构设计方案。


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