船舶结构优化设计技术研究进展

从经典优化设计方法、启发式优化设计方法、基于代理模型的优化设计方法3个方面综述船舶结构优化设计中优化技术的发展,指出启发式算法较经典优化方法更适合船舶结构的优化设计。船舶结构求解由基于规范的方法逐渐向基于有限元的求解方法发展,用代理模型替代耗时的结构有限元分析使得大型舱段甚至整船结构的优化设计成为可能。如何将代理模型,特别是动态代理模型合理、高效地应用于船舶结构优化设计将是船舶结构优化研究的重点。

     

知识工程在船舶结构优化设计中的应用

针对船舶结构设计变量是涉及多种设计和约束条件的离散变量,造成结构优化的高度非线性、多峰性等问题,而且设计过程中需要设计规范和专家经验等知识支持,结合其具有很强的综合性、模糊性等特点,提出了基于知识工程的船舶结构优化设计方法。该方法利用知识工程与结构优化相结合,将获取的设计知识构建知识库应用于船舶结构优化设计,并通过知识工程技术实现参数化结构模型与优化数学模型的相互转化,降低结构优化设计对用户知识水平的要求。水密横舱壁结构的优化设计算例表明,满足约束要求的情况下,其结构重量在优化后比优化前降低了,保证了结构性能合理的同时实现重量最轻的目标;将结构参数化模型和数学优化模型结合在一起,为设计经验少的设计者提供了一种结构设计的捷径;实现了从不同资源中获取知识并应用于优化设计过程,促进设计能力的提高,降低优化设计过程对知识和经验的依赖。     

船舶薄壁结构噪声优化研究

为减少船舶薄壁结构噪声强度,以某船舶薄壁连接结构为研究对象,基于有限单元法建立薄壁结构噪声有限元模型。将薄壁结构自适应加筋理论与噪声有限元模型相结合,基于matlab软件对薄壁结构噪声模型进行遗传优化。计算结果表明,该方法能够有效减少结构噪声,并且优化得出的结构外形简单易于加工制造。     

船舶航行性能综合优化研究

船舶航行性能优化是一个非常复杂的问题,它具有多个设计变量,多个约束和多个极点.传统的优化方法通常无法解决该问题.文中采用了一种传统的优化方法一复合形法(CA)和遗传算法(GA),模拟退火算法(SA)来计算船舶航行性能优化问题,比较了三种优化方法的输出结果并选取最好的那个解作为最终的优化结果.通过这种方法.可以以更高的概率获得真实的最优解.应该指出的是,这三种算法都作了某种程度上的改进.作者采用C++语言基于面向对象思想开发了计算软件-ShipPO.文中列出的所有船舶航行性能优化计算结果都是在ShipPO平台上计算出来的,结果表明采用三种优化方法计算一次船舶航行性能优化问题耗时并不太多.最终的结果表明ShipPO具有很强的寻找全局最优解的能力,它能够很好地满足工程需要.     

实用船舶结构疲劳评估方法概要

船舶结构的疲劳评估是船舶力学的主要研究领域之一。本文对常用的船舶结构疲劳评估方法——船级社提出的简化方法、谱分析法、设计波法、断裂力学方法,以及概率S-N曲线和概率断裂力学方法进行了概述。首先分别对每种方法中的关键技术细节进行了较为详细的论述,给出了这些技术细节当前的处理方法及存在的主要问题。最后,对各方法进行了总结和概括,指出了每种方法的优缺点,并给出了每种方法未来的研究重点和发展方向。     

船舶动力学性能及结构特性的综合优化方法

建立船舶动力学性能及结构特性综合优化的数学模型;基于并行算法、遗传算法和混沌算法,构造一种并行遗传混沌算法,并将其应用于求解此类综合优化计算问题;编制了界面友好的vc＋＋软件.对于船舶动力学性能及结构特性综合优化问题,进行单目标或多目标条件下的遗传算法或混沌算法及其并行或复合算法的大量优化计算.计算结果表明：该算法不但能有效地克服遗传算法的早熟问题,而且耗时少、计算可靠、效率高;船舶动力性能及结构特性综合优化结果较同类优化设计的综合性能指标高.     

船舶中剖面结构优化设计研究进展

综述了船舶中剖面结构优化设计的研究现状，内容涉及到数学模型，优化策略，优化方法和专家系统，并对今后的发展作进一步的展望。     

船舶首部结构优化设计

根据船舶使用周期不断缩短的严重现象出发,提出在结构优化设计中应把船体结构的骨架形式作为一个设计变量来加以研究,作者分析了船舶的首产锈蚀与船舶的结构形式,首部的形状（线型）、构件的强度等之间的关系;指出：船壳出现“瘦马形”之地段,都是锈蚀严重之地;内应力大（或高应力）的地方,其锈蚀就特别严重,产生集中应力的构件必然会锈块斑斑。本文通过滚装船首部的纵骨架式和横骨架式两种设计形式的比较,前者构件不仅轻了２８．４％,并能抵抗船首“瘦马形”的发生。     

全局优化算法在船舶结构优化设计中的应用

为了提高船舶龙骨结构在受力过程中应力分布的均匀性和提高材料的利用率,本文采用Hypermesh软件建立了龙骨结构有限元模型,并结合其MORPH功能定义筋板形状变量,建立形状优化模型。随后,将全局优化算法与形状优化模型相结合,对船舶龙骨结构进行优化设计。结果表明,在筋板交错位置增加筋板高度能够有效提升龙骨结构整体刚度,其余位置可以采用较小的筋板高度。本文研究可为船舶龙骨结构改进设计提供参考。     

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     

船舶结构混合变量优化的遗传算法

本文针对船舶结构优化设计中普遍存在的混合离散变量现象，对遗传算法进行了若干探讨和改进，以直接获得实用的最优解。通过两个船舶结构优化的算例，验证了本文方法的有效性。     

舰艇设计招标的评价方法研究

本文根据系统评价思想,建立了一种轻型水面舰艇设计招标的评标条目体系,提出了条目权重的确定方法,并根据不同类型的条目,建立了相应的单项评价的数学模型,最后按条目的相互关系采用相应的并和规则,提出了进行综合评价的数学模型和方法。     

船舶布置方案设计的ICASD方法研究

从ＣＡＳＤ的发展来看,ＩＣＡＳＤ是其必然趋势。本文在此论点的基础上,分析了船舶布置方案设计ＩＣＡＳＤ方法研究中的关键技术,并提出了船舶布置方案设计ＩＣＡＳＤ的复合知识模型及其体系结构。     

一种实用船型设计方法

介绍船型设计中对兴波阻力影响最大的两个因素--横剖面面积曲线和球鼻首的设计方法.20年间,结合实用船型的特点,采用该方法研发出一种对中高速船行之有效的船型设计程序,并先后对四种具有完全不同尾型的实用船型进行优化设计,即1984年完成的球首长轴套新船型、1988年完成的球首蜗尾新船型、1992年完成的球首双尾新船型、2002年完成的球首常规尾沿海客滚船新船型,都取得了良好的消波、减阻与节能效果.在设计航速下,与各自的对比船型相比较,四种新船型均大幅度减小兴波阻力,减小剩余阻力20%以上,节省有效功率分别为16.2%、5.5%、5.8%、10.3%.     

一种船舶浮态计算新方法

本文介绍了一种基于四面体网格的船舶浮态优化计算方法，并以某梯形船为例进行了浮态计算。     

船型多方案选优决策的层次分析方法

本文应用定性分析与定量分析相结合的层次分析法（ＡＨＰ法），将船型选优排序这一多方案多目标的决策问题，通过划分相互联系的有序层次结构使之条理化，再根据对实际问题的分析，就每一层次的相对重要性给予定量表示一构造判断矩阵，利用排序权向量计算的特征根方法表达每一层次全部元素的相对重要性次序的权值，最后通过计算各层元素的组合权重确定层次总排序，给出综合指标最优的船型方案。文中的分析及计算实例表明，ＡＨＰ法具     

集装箱船整船结构三维有限元强度分析方法研究

以3800TEU集装箱为例,用二维切片理论进行了波浪长期预报,并在此基础上导出等效波组,在整船结构有限元模型上计算船体结构在各等效波上的变形和应力分布。文中叙述的整船结构有限元分析方法,也可以用于其他类型船的整船结构分析。     

折角型玻璃钢渔船线型设计方法研究

在分析各种船型设计方法的基础上,提出了一种更适合折角型玻璃钢渔船线型变换的设计方法,扩展了传统的母型改造法。特点是在给定母型的型值、柱长Lpp、型宽B、设计吃水T以及设计船的主尺度和主要要素后,就能变换出满足要求的设计船,而不依赖于母型船的横剖面面积曲线,不用保证船舯剖面系数相同,且还能确保折角线的光顺性。通过几条实船的线型设计,证明了该方法的先进性和工程实用性。     

大开口船舱口角隅应力集中问题研究

建立了大开口船舶舱口角隅应力集中有限元计算模型,讨论了４种应力释放孔孔形以及无应力释放孔时舱口角隅处的应力分布情况,并讨论了加加厚板后的应力分布情况。从实用角度分析了应力释放孔和加加厚板的效果,为解决大开口船舶舱口角隅处应力集中问题提供了计算依据。