基于相对差商法的大型油船中剖面结构优化

基于DNV规范对大型油船中剖面结构进行了优化设计.针对采用DNV规范进行油船结构设计的特点,确定了作为设计变量的构件尺寸与相邻同类构件尺寸之间的关系,进而建立了较为精细的优化模型,以增强优化效果和实用性.优化方法采用相对差商法,并作了若干改进.算例显示优化后纵向构件总重量减轻了5.54%,表明所建的优化模型和改进的相对差商法在大型油船结构优化方面具有良好的有效性.     

基于蚁群算法的大型油船中剖面结构优化设计

采用蚁群算法对大型油船中剖面结构进行了优化设计,选取了纵骨型号等18个设计变量,建立了以单位长度中剖面构件重量最轻的目标函数,根据DNV(挪威规范)提取了总纵强度等29个约束条件,从而建立了大型油船中剖面结构优化模型。改进的蚁群算法对该模型进行优化计算,该船的中剖面纵向结构单位长度的重量减轻3.35%,结果表明蚁群算法是行之有效的。     

大型油船横向结构优化设计

大型油船较之一般油船的横向结构受力大,在整个舱段优化设计中必须考虑横向结构的优化问题。将横向结构简化成T型材,从DNV(挪威规范)中提取相应的约束条件,以单个横向结构重量最轻为目标函数建立数学模型,采用变尺度混沌算法对其进行优化设计。     

300000dwt超大型油船的中剖面设计

作者长期从事大型油船和超大型油船的设计研究工作。本文以３０００００ｄｗｔ超大型油船为对象，在确定主尺度和船型系数下，从保证船体强度、提高构件疲劳特性出发，对结合骨材间距和类型选取作了详细的比较。为改善船厂工艺和业主洗舱方便，对撑杆设置问题作了简要的定性评述。同时，对超大型油船设计中共同关心的结构问题，作者与两个著名船级社审图中心展开了比较深入的讨论，提供了多艘３０００００ｄｗｔＶＬＣＣ的静水弯矩设     

内河成品油船结构优化设计

将2 000 t内河成品油船货油舱结构设计过程表达为两阶段两个分支的动态规划问题,并且用动态规划方法进行优化设计,实例表明,动态规划方法能有效处理离散设计变量优化问题,为中小型船舶设计提供一个逻辑框架,设计者只要按照动态规划原理,按部就班地分别设计各构件,就能得到结构优化设计方案。     

基于拓扑优化的油船货舱结构设计研究

研究油船货舱结构拓扑优化设计和普通构件级结构拓扑优化设计的不同点:如设计变量数目多、约束条件多、计算工况多以及计算工况之间应变能差异等。为使普通计算机也能运行舱段结构拓扑优化计算并得到清晰拓扑构型的结果,有必要对舱段拓扑优化设计的优化对象、单元类型、初始板厚、工具方法、约束条件、体积分数、工况加权权值等主要控制参数进行研究。文中给出工程上适用的舱段拓扑优化基结构建模方法和计算方法,并以某一单纵舱壁型VLCC为例,分别采用SIMP法和BESO法给出舱段主要支撑结构拓扑优化的清晰构型。     

超大型油船舱段结构强度评估平台

双壳油船共同规范JTP对于船长超过150 m的油船推荐采用有限元进行直接计算分析其强度。本文依据JTP中关于舱段有限元建模的要求,采用有限元软件ANSYS的APDL语言,建立了超大型油船三舱段结构强度评估平台。该平台对于同一种结构形式下的不同设计参数,均能自动实现建模、网格划分、边界条件和工况加载、求解以及主要构件的应力输出等功能;初步实现了基于直接计算的超大型油船舱段强度评估的自动进行,为超大型油船的初步设计和结构优化提供了舱段结构强度评估的基础。     

大型油船中剖面结构优化设计的遗传算法

采用遗传算法对大型油船中剖面结构进行了基于DNV规范的优化。以舱段单位长度重量最轻为目标函数,选取了20个设计变量,从DNV规范中提取了32个关于总强度、稳定性等要求作为约束条件,并设计了相应的遗传算法数学模型。算例结果表明单位舱段长度的重量减轻了5.2%,表明该遗传算法在大型油船中剖面的结构优化方面是行之有效的。     

超大型油船舱段结构强度评估平台

双壳油船共同规范JTP对于船长超过150m的油船推荐采用有限元进行直接计算分析其强度。本文依据JTP中关于舱段有限元建模的要求，采用有限元软件ANSYS的APDL语言，建立了超大型油船三舱段结构强度评估平台。该平台对于同一种结构形式下的不同设计参数，均能自动实现建模、网格划分、边界条件和工况加载、求解以及主要构件的应力输出等功能；初步实现了基于直接计算的超大型油船舱段强度评估的自动进行，为超大型油船的初步设计和结构优化提供了舱段结构强度评估的基础。     

基于直接计算法的超大型油船整体舱段结构优化

基于有限元法的船体舱段整体结构优化优于分块优化,但由于其实现存在很多困难,目前国内研究较少。提出一种综合有限元法、均匀设计、神经网络等方法和理论的优化方案,对大型油船立体舱段结构优化进行了研究。建立了舱段结构强度评估的参数化有限元平台;构建了用于试验的均匀设计表,设计了171次试验,将之代入有限元平台进行计算,得到了用于神经网络训练的样本对,从而建立了设计变量和目标函数及应力响应的神经网络响应面。按照一般的优化流程,采用离散粒子群算法,对某30万t超大型油船舱段整体结构进行了优化设计。优化结果表明该方案是可行的,合理的,可以大大缩短直接计算消耗的机时。     

双壳散货船结构重量优化设计

提出了船舶结构优化设计的一般步骤,分别对双壳散货船的纵向构件、横向构件、槽形横舱壁三部分建立了结构优化设计的数学模型.采用进化算法,对“漫海“号散货船进行了实例计算,结果表明:经过优化设计,大大减轻了双壳散货船的结构重量,使之与未经优化的单壳散货船十分接近.     

Integrated reliability and sizing optimization of a large composite structure

In this paper, we present the application of probabilistic design modeling and reliability-based design optimization (RBDO) methodology to the sizing optimization of a composite advanced submarine sail structure under parametric uncertainty. With the help of probabilistic sensitivity analysis, the influence of individual random variables on each structural failure mode is examined, and the critical modes are treated as probabilistic design constraints under consistent lower bounds on the corresponding reliability indices. Whereas the failure modes are evaluated for structural components in the solution of the RBDO problem, the overall system reliability is also evaluated as a post-optimization step. The results indicate that in comparison to a deterministic-optimum design, the structural mass of the probabilistic optimum design is slightly higher when consistent probabilistic constraints are imposed, and the overall structural stiffness is found to be more critical than individual component laminate ply thicknesses in meeting the specified design constraints. Moreover, the post-optimality analysis shows that the overall system failure probability of the probabilistic optimum design is more than 50% lower than that of the deterministic optimal design with less than 5% penalty in structural mass.     

正交试验设计法在船体结构优化设计及计算中的应用

本文应用正交试验设计法(以下简称正交法)进行了船体结构的优化设计和计算。在优化设计中,用正交法分析了结构形式和构件变化对应力变化的影响,得出了合理的结构形式和构件尺寸。所举例子除了能定性地,而且在一定程度上也能定量地表明各构件的变化对结构应力变化的影响。为减少有关函数(如结构中求位移和力的有限元法)的计算次数,减少机时,提出了用正交法求初始值和效应,估算优化点并计算确定实际值逐步迭代的方法。还用这一方法编制了部分船体结构的计算程序。     

横向围壁设置对大跨度双层甲板弯曲特性的影响分析

针对大跨度单层甲板横向弯曲刚度偏弱的特点,探讨在2层大跨度单层甲板之间设置若干横向围壁,使其形成大跨度双层箱型甲板,并采用结构有限元数值分析方法对其进行计算,讨论设置横向围壁对大跨度双层甲板弯曲特性的影响.文中给出横向围壁间距与大跨度双层甲板变形和应力的关系曲线,引入了用于横向围壁结构初步设计的横向围壁载荷与其间距关系的有效承载系数.研究结果表明:设置横向围壁的大跨度双层甲板,可解决大跨度单层甲板横向弯曲刚度偏弱的问题.     

基于ASA算法的大型小水线面双体船结构优化

由于小水线面双体船的结构与受力特点比普通单体船更为复杂,因此在结构的优化设计中存在更多的难点。针对小水线面双体船在横向弯曲工况下,存在着大量高应力区域的问题,本文采用自适应模拟退火算法进行优化,获得更合理的设计参数。结果表明,模拟退火算法在双体船结构的设计与优化中有着良好的工程适用性。本研究可为双体船的结构设计与优化提供参考。     

Least-weight topology and size optimization of high speed vehicle-passenger catamaran structure by genetic algorithm

Selection of the “best” or “optimum” engineering design has always been a major concern of designers. Reduction of hull weight is the most important aim in the structural design of many ship types. But the ability of designers to produce optimal designs of ship structures is severely limited by the calculation techniques available for this task. Complete definition of the optimal structural design requires formulation of size–topology–shape–material optimization task unifying optimization problems from four areas and effective solution of the problem. So far a significant progress towards solution of this problem has not been achieved. In other hand in recent years attempts have been made to apply genetic algorithm (GA) optimization techniques to design of ship structures. An objective of the paper was to create a computer code and investigate a possibility of simultaneous optimization of both topology and scantlings of structural elements of large spatial sections of ships using GA. In the paper GA is applied to solve the problem of weight minimization of a high speed vehicle-passenger catamaran structure with several design variables as dimensions of the plate thickness, longitudinal stiffeners and transverse frames and spacing between longitudinals and transversal members. Results of numerical experiments obtained using the code are presented. They show that GA can be an efficient optimization tool for simultaneous design of topology and sizing high speed craft structures.     

基于有限元法的小水线面双体船结构优化

小水线面双体船结构复杂,需要有效的工具对其进行优化设计,在满足强度刚度要求的情况下控制结构重量.本文利用优化软件Altair.OptiStruct、Msc.Nastran、iSIGHT对一艘小水线面双体船结构进行了尺寸优化、形状优化、和拓扑优化.结构优化基于有限元法完成,以结构重量作为目标函数,结构应力作为约束条件.优化结果表明,通过选择适当的设计变量,能够在结构应力不超过规定上限的条件下使结构重量显著降低并达到最小值.     

14000kW海洋救助船直升机平台的结构设计

本文介绍了“14 000 kW海洋救助船”直升机平台的结构设计。分别对横骨架式和纵骨架式这两种结构形式的直升机平台进行优化设计和比较,得到了相对较优的设计方案,并取得了一些结论。     

藕节形大深度潜水器耐压壳体优化设计

藕节形切弧连接耐压壳体是大深度潜水器耐压壳体的一种新型结构形式.该文考虑初始缺陷和材料、几何非线性的影响,参考潜艇规范,采用外点罚函数(OPF)法的结构优化程序,研究了三藕节切弧连接耐压壳体的优化设计.在研究中,设计变量为耐压壳体的厚度半径比、球壳间距半径比、连接角,考虑强度、稳定性以及几何约束,使浮力因子最小.同时研究了设计变量在结构优化设计中的敏感性,以及设计变量对耐压壳体的浮力因子、强度和稳定性的影响.文中的研究结果可以为藕节形大深度潜水器耐压壳体的结构设计提供参考.