船体结构耐撞性优化设计方法研究

提出了一种船体结构耐撞性设计的优化方法,它是在试验设计、径向基神经网络和遗传算法的基础上发展而成的,用高精度的快速分析模块来代替计算量很大的复杂模型,且能处理混合离散变量和工程约束条件。为表征船体结构的耐撞性能,本文引入了耐撞指标的概念。应用上述优化方法对某散货船舷侧结构进行了耐撞性优化设计。优化过程中以耐撞指标作为目标函数,以结构重量作为约束条件,用非线性有限元动态响应分析程序ＭＳＣ／ＤＹＴＲＡ     

折叠V型夹层板舷侧结构的耐撞性能优化设计

基于传统加筋形式的船舶舷侧结构,提出一种新式折叠V型夹层板舷侧结构,针对其复杂的耐撞性优化问题,分别利用GA-BP-GA方法和直观分析法对其开展耐撞性能优化设计,并验证了GA-BP-GA方法的可行性与准确性。结果表明:经遗传算法优化后的BP神经网络具有较优的训练精度和泛化能力;与原设计相比,GA-BPGA最优设计的耐撞性能提高了21.0%,高于正交最优设计的16.5%和直观优化的6.3%;GA-BP-GA最优设计关于耐撞性指标的预测值与有限元仿真值之间的相对误差均小于3.5%,具有较高的可信度。     

船舶舷侧结构耐撞性分析

为研究船舶舷侧结构的碰撞损伤过程,采用非线性动态响应分析方法,使用ANASYS/LS-DYNA显式动力分析软件,对船艏和船舷垂直碰撞过程进行数值仿真,获得了碰撞力、能量吸收和结构损伤变形的时序结果。为了分析船舶舷侧结构耐撞性能,本文对比了常见油船、新型Y型和X型舷侧结构的仿真过程,结果表明新型舷侧结构在整体的耐撞性能上优于传统的舷侧结构,承载构件的不同也会对结构的耐撞性产生很大的差异。     

舷侧圆管式夹层板结构耐撞性能优化设计

圆管式夹层板是一种新型船舶防护结构形式,通过在单层壳舷侧填充圆管式夹层以提高船体的耐撞性能。由于舷侧夹层结构在增加船体耐撞性的同时增加了船体质量,因此需要对圆管式夹层板进行尺度优化,在确保舷侧耐撞性增强的同时,有效控制船体质量增量。以船首与船侧相撞为例,综合考虑撞深、能量吸收、极限撞击速度和质量,提出一种耐撞性优化指标。基于正交试验设计、BP(Back Propagation)神经网络和遗传算法,得出最优的夹层板尺度,并利用有限元仿真软件MSC/Dytran对船舶碰撞进行数值仿真,从而确定最优的耐撞性舷侧结构设计。结果表明,优化后的舷侧圆管式夹层板结构在提高耐撞性能的同时能较好控制船体质量增量。研究成果在夹层板舷侧结构耐撞性能优化方面具有重要的作用,也为其他新型舷侧结构耐撞性能优化设计提供了参考。     

新型舷侧防护结构耐撞性能研究

采用数值仿真的方法对船舶碰撞动力学过程进行仿真再现。系列仿真计算结果表明,传统的舷侧结构在耐撞性能方面存在很多缺陷,针对大型VLCC船舶设计帽形、菱形、半圆管形三种新型纵桁形式的双层舷侧结构模型,并从碰撞载荷、结构损伤变形、能量的吸收与转换等角度对此三种新型舷侧结构与传统舷侧结构的耐撞性能进行对比分析,结果表明半圆管纵桁形式的双层舷侧结构模型具有最好的耐撞性。     

基于钢-泡沫结构的124.5m单壳舷侧结构耐撞性能分析

在分析124.5 m常规单壳舷侧结构耐撞性能的基础上,结合钢-泡沫结构自身的冲击性能,将钢-泡沫结构替代舷侧外板结构,得到新的舷侧耐撞结构形式。利用MSC.Dytran数值仿真软件,对舷侧结构的耐撞性能进行综合分析。     

基于正交设计与 BP -GA 算法的船体结构耐撞性能优化设计

船体结构耐撞性优化设计的主要目的是在船舶碰撞研究的基础上对结构进行优化设计,提高船体结构的耐撞性能。基于正交试验设计、BP神经网络和遗传算法,形成了船体结构耐撞性能优化设计方法。提出了一种耐撞性综合指标,并以此指标作为优化的目标函数,以结构质量为约束条件,利用MSC/Dytran有限元软件对船舶碰撞进行数值仿真,完成对某船舷侧结构进行耐撞性优化设计,结果表明优化过后结构耐撞性能有较大提高,这为结构耐撞性能优化设计提供了一种新的思路和方法。     

基于钢-泡沫结构的双壳舷侧结构耐撞性能分析

在分析333TEU集装箱船的双壳舷侧结构耐撞性能的基础上,结合钢-泡沫结构自身的冲击性能,将钢-泡沫结构替代舷侧外板结构,得到新的舷侧耐撞结构形式。利用MSC.Dytran数值仿真软件,对双壳舷侧结构的耐撞性能进行综合分析。     

一种基于IFP的单壳舷侧耐撞结构

改进船体结构耐撞性是开展船舶碰撞研究的一个主要目的.结构耐撞性设计,就是在碰撞研究的基础上,对传统的舷侧结构进行优化设计,或者设计一些具有特殊吸能元件的新型船体结构形式,来改善船舶的结构耐撞性能.目前,船舶耐撞性的研究主要集中于双层舷侧结构,单壳舷侧结构的耐撞性研究开展得较少.IFP(Improved Frame Panel)是一种先进的舷侧骨架结构,它具有良好的吸能特性和结构强度,是一种理想的能量吸收单元.本文基于IFP构建了一种新式单壳舷侧耐撞结构,并将之应用于某型护卫舰.通过仿真计算和比较研究,证明IFP可以显著提高舰船的侧向抗撞能力,是一种先进的耐撞设计思想.     

浮冰作用下铝合金高速船舷侧结构耐撞性能研究

为分析浮冰载荷作用下铝合金高速船结构的耐撞机理,运用有限元软件Ls-dyna对铝合金高速船舷侧结构与浮冰碰撞开展有限元分析。为准确模拟船体局部结构承载特征,考虑了热影响区中铝合金材料软化对舷侧结构耐撞性能的影响。通过研究舷侧结构在不同位置与不同材料、形状的浮冰发生碰撞时的动态结构响应特性,揭示其变形损伤规律和能量吸收机制,得出最危险的浮冰形状和撞击位置。结果表明：选用的2种冰材料模型Mat.155和Mat.063均能较准确地模拟船-冰碰撞事故中浮冰的力学特性,均可用于对一年生浮冰的有限元分析。在一年生浮冰的撞击作用下,较钝的半球体和正方体形浮冰是最危险的浮冰形式,强肋骨位置是最危险的撞击区域。研究成果可为航行于北方航道的铝合金高速船结构耐撞性设计提供重要的参考价值。     

基于变权法的FPSO原油舱火灾风险综合评价

建立FPSO原油舱清洗作业风险评价体系,对清洗过程中的火灾风险进行评价,为决策者应对风险提供科学依据。在使用层次分析法计算原油舱清洗火灾风险评价体系中各指标权重的基础之上,引入变权法,对得到的常权进行微调处理,使综合评价结果更接近实际。依据海洋石油113号洗舱作业数据,分别用层次分析法和变权法进行权重计算,并将综合评价值进行对比。分析结果显示:FPSO原油舱火灾风险综合评价体系引入变权法后,评价结果能通过评价值分布状况来调整各指标在综合评价体系中的作用,而且可以突显评价值相对较小的指标对综合评价值的影响,从而为制定风险应对措施提供新思路。     

油船菱形耐撞结构研究

借鉴菱形抗爆抗冲击舷侧结构形式,进行系列数值仿真实例计算,对比分析菱形舷侧结构和传统形、Y形以及三明治夹层板舷侧结构的耐撞性,探讨菱形角度、高度和厚度对耐撞性的影响,仿真结果表明,菱形结构形式可以提高油船舷侧结构耐撞性,而且最佳尺度组合使其耐撞性最优,在此基础上得出最佳菱形角度和高度。     

基于改进遗传算法的舾装件托盘多载具协同拣选方法

为提升舾装件托盘的拣选效率,建立拣选过程的数学模型,提出一种基于改进遗传算法（Improved Genetic Algorithm,IGA）的舾装件托盘多载具协同拣选方法。针对遗传算法（Genetic Algorithm,GA）流程与实际拣选过程的差异,改进GA的初始化过程和染色体交叉方式,并对变异过程进行更贴近实际生产的修改。针对GA难以得到全局最优解的问题,采用变邻域搜索（Variable Neighborhood Search,VNS）策略降低陷入局部最优解的可能性。采用实例计算验证该算法的有效性,可优化传统舾装件托盘拣选方法。     

竞赛帆船龙骨盒结构优化设计

龙骨盒是竞赛帆船特有的结构,其功能是维持压载龙骨竖直升降,因其为帆船主要受力构件之一,实际使用中易损坏,提高龙骨盒强度是企业和艇主亟须解决的问题。通过水动力分析获得龙骨盒结构响应,运用多级优化对龙骨盒帽型材和桅杆作用区域进行形状、尺寸优化和铺层顺序优化。优化结果显示,基于响应面法和遗传算法的多级优化降低75.92%的龙骨盒整体应变能和提高29.40%的铺层强度比,该方法对提升龙骨盒强度和承载能力具有实用和借鉴意义。     

舱内液货对双层舷侧碰撞性能的影响分析

随着大型油轮及液化气船的相继开发和应用,载液货船在碰撞中的损伤问题越来越备受关注.采用大型动力非线性有限元软件ABAQUSXEXPLICIT,对空载和80%装载两种状态下的碰撞动力学过程进行了数值仿真计算.通过两种装载状态下碰撞力载荷、舷侧各构件(舷侧外板、内板及之间十字隔板)损伤变形模式、范围及塑性变形能吸收等的对比分析发现:舱内液货对舷侧外板影响不大,但十字隔板及舷侧内板在损伤范围和能量吸收上均得到了很大的提升,尤其以与液货接触的舷侧内板最为显著.这说明舱内液货对船舶舷侧碰撞性能影响极为不利,在结构设计时必须予以充分考虑.     

超大型FPSO软轭架转塔式单点系泊系统设计研究

海上油田的原油输出,目前大多采用铺设海底管道或油轮驳运两种方式,油轮驳运则需要设单点系泊供停靠.从可靠和经济的观点考虑,采用单点系泊系统实为一种最佳选择.文章在单点系泊装置系统及环境载荷研究的基础上,对典型FPSO软轭架转塔式单点系泊系统进行了设计研究,根据模型试验获得了SYMS系统的时域耦合图谱,对SYMS的设计和布置具有指导意义.     

基于疲劳强度谱分析的火炬塔支撑结构设计

火炬塔是FPSO上主要装置之一,火炬塔支撑结构的疲劳强度是结构设计重点关注的对象。在介绍疲劳谱分析方法及BV-Homer软件的基础上,总结整理出基于该软件的疲劳谱分析的基本流程,利用BV-Homer软件对火炬塔支撑结构原设计方案的疲劳损伤进行了分析校核,根据计算结果对支撑结构设计方案进行了修改。研究表明：原设计方案的疲劳强度不满足规范要求,修改方案的疲劳寿命大幅提高,满足规范要求;火炬塔支撑外侧主管及外侧热点的疲劳损伤较大,设计时需要重点关注;增加肘板、热点区域结构板厚是提高疲劳强度的有效方式;基于谱疲劳分析的结构疲劳强度分析方法可应用于其他类似结构。     

FPSO改装项目永久检验通道的设置研究

文章以FPSO改装项目为研究对象,详细分析规范规则对于永久检验通道的设置要求,分析FPSO改装项目设置永久检验通道的必要性和可行性;认为仅有舱室修改的货舱和压载舱需设置永久检验通道,并给出永久检验通道的设计方法和布置方案,最终确定一种合理且经济的设计、布置方案。