基于知识的船体结构快速设计及优化

在确保安全的前提下,快速设计出优秀船体结构并实现快速修改是船舶设计师梦寐以求的目标。文章针对这一目标,提出了基于知识的船体结构快速设计方法,引入船体结构知识本体的概念,将知识工程原理和参数化技术相结合,对船体结构设计知识库的建立进行了研究,实现了船体结构三维快速优化设计。设计中设计船的结构构件位置通过位置参数确定,构件尺寸通过母型知识库并运用NURBS函数插值再结合规范要求获得,对主要结构采用量子行为遗传算法进行优化。实例表明,该方法将设计知识嵌入到船体结构知识本体中,既有助于设计知识的保留和再利用,又能实现对设计结果的自动检查,进而快速获得合理的船体结构。     

自升式钻井平台方案设计系统分析和结构模型

分析了自升式钻井平台方案设计阶段结构体系及设计流程.针对自升式钻井平台方案设计的具体情况,将系统工程的理论和方法用于其方案设计过程,提出了方案设计的系统分析步骤.根据霍尔三维结构模型,结合平台方案设计系统的任务特点,提出了平台方案设计系统三维结构模型,用于指导自升式钻井平台方案设计的实现.将该方法应用于300英尺作业水深的自升式钻井平台的方案设计中,验证了该方法的有效性.     

基于非线性规划法的实用船型首部优化设计方法

为了得到阻力性能优良的实用船型,以线性兴波阻力理论为基础,利用非线性规划法探讨最小总阻力船型的优化设计方法.以总阻力为目标函数(其中兴波阻力采用Michell积分进行计算),船体表面型值为设计变量,排水量不减为基本约束条件,再考虑实用船型的附加约束条件,对船体首部形状进行优化研究,得到改良船型.对优化前后的船型再利用Rankine 源法进行兴波阻力数值计算,进一步评估优化后的降阻效果.最后给出了实际船型(集装箱船)的优化计算实例,明显的降阻效果证实了本优化设计方法的可靠性.     

海洋平台拖航稳性三维通用计算方法

提出了一种基于三维实体造型的海洋平台拖航稳性计算方法.采用边界表达(B-Rep)实体造型技术,精确建立海洋平台的浮体模型,因而算法具有较高的精确性和通用性.提出了一种计算自由浮态下回复力臂的迭代算法,与传统的算法相比具有更高的精度和效率,而且算法稳定可靠.提出了静稳性曲面及其计算方法,利用静稳性曲面可以准确地校核海洋平台各方向的拖航稳性,比传统的稳性计算方法更为合理.该稳性计算方法与海洋平台的具体形状(例如是否离散、是否对称等)无关,理论上可以推广到各种复杂的船舶及海洋结构物的稳性计算中,具有较强的通用性.通过实例证明算法的正确性和工程实用性.     

基于伪直母线的船体曲面钢板展开方法

水火弯板是船体双曲度外板的主要成形方法,它可以作为外板展开的逆过程来考虑.通过计算外板展开所产生的变形量来确定水火弯板的加工工艺参数.本文提出了一种基于伪直母线的船体曲面钢板展开方法.该方法运用等距曲面的性质分析曲面钢板展开的角变形量计算,通过伪直母线的区域划分算法给出了线变形量的计算.通过实板展开算例表明,该方法是一种同时考虑角变形量和线变形量的准确计算船体曲面钢板展开的有效方法.     

钢铝无钉铆接技术的工艺参数及静力学性能研究

研究了钢铝无钉铆接技术的工艺参数和静力学性能。通过田口方法和正交试验,评估接头剖视面颈部厚度、互锁深度,确定最优铆接方向及工艺参数;借助静载荷破坏试验,对比其与SPR连接,获得其静力学曲线及失效模式,分析材料等级、铆接方向、材料料厚对其静力学性能的影响。抗剪强度与上层材料强度正相关;抗拉强度与材料强度负相关;铆接方向从高强度到低强度,抗剪强度更高,从低强度到高强度,抗拉强度更高;上层料厚与下层料薄,抗剪强度更高;料厚的增加可提升抗拉强度。无钉铆接连接静力学性能相比SPR有所下降,可应用在非主要承载的车身结构区域。     

城市快速路出入口间距设计研究——以北京西三环某出入口改造工程为例

以北京西三环内环丰益桥至丽泽桥段出入口改造为背景,对先入后出的出入口间距进行了分析探讨。分析比较了第7版美国Highway Capacity Manual（2022年版）（以下简称HCM2022）和周荣贵《公路通行能力手册》对交织区通行能力、运行速度、服务水平的计算结果,对先入后出的出入口间距设计提出了一些建议。基于案例背景,选择流量比、交织区长度为影响因子,分别采用周荣贵的分析方法和HCM2022的分析方法对通行能力、运行速度的敏感性进行对比,分析了两种方法的差异。     

高速游艇驾驶仿真系统研究与设计

对高速游艇的舵机、主机、运动和姿态进行了建模和计算机仿真。结合高速游艇船体等实物,构造了半实物的高速游艇驾驶实时仿真系统。给出了系统的设计方案,完成了整个系统的硬件和软件设计、调试及半实物实时仿真。实际应用表明,本文研制的高速游艇驾驶仿真系统可以作为船舶驾驶和操纵的模拟演示装置,也可作为训练船舶驾驶员的仿真器。     

基于参数化表达的船舶结构有限元分析方法

针对船舶的结构特点,文章提出了一种船舶结构参数化有限元分析方法,解决了常规方法中建模效率低以及建立的模型难以修改等问题.该方法运用面向对象的编程技术封装了建模过程中诸如网格划分、构件连接处理等复杂的操作,从而提高了建模的效率.采用参数化的方法建模,在设计的整个周期内都可以通过参数对整个船体结构模型进行修改.建立参数化结构模型与专业有限元软件的接口,通过有限元软件完成结构有限元分析.通过对一条散货船的有限元分析,证明了该方法相对于传统方法的优越性及其工程实用性.     

改进遗传算法在驳船配载中的应用

驳船是大型海洋结构物下水作业的一种常用运输工具。驳船的配载主要是依据静力学平衡原理和船舶基本知识对船舶浮态的调节。为了在较短时间内完成配载作业,对遗传算法进行了改进,提出种群全部交叉和分布式动态惩罚函数法等改进机制,对驳船配载中的调载水量分布进行优化。计算结果表明,改进遗传算法的配载方案比基本配载方案时间更短、效率更高。运用本改进遗传算法对驳船配载进行方案优化,能够满足工程要求,缩短上驳作业时间。