巴拿馬型集裝箱船結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著全球貿(mào)易的發(fā)展，集裝箱船發(fā)展很快,已成為船舶運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)中重要的組成部分。現(xiàn)代大型集裝箱船為了存放更多的集裝箱,爭(zhēng)取更大存放空間,有甲板大開口和艙口圍板結(jié)構(gòu),并且在船首部、尾部設(shè)計(jì)中也盡量爭(zhēng)取更多空間存放集裝箱,但這給船舶的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度帶來(lái)了特殊的要求。 本文依據(jù)CCS規(guī)范建立了考慮彎扭強(qiáng)度約束和頻率約束的巴拿馬型集裝箱船中剖面優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型。依據(jù)CCS規(guī)范，模型考慮了規(guī)范中所要求的正應(yīng)力要求、剪應(yīng)力要求、穩(wěn)定性要求和尺寸

2、界限要求；根據(jù)薄壁桿件扭轉(zhuǎn)理論，模型也考慮集裝箱船水平扭矩和貨物扭矩引起的剪應(yīng)力；根據(jù)船體梁振動(dòng)理論估算船體垂向總振動(dòng)固有頻率，模型還考慮了頻率約束，使其避開主機(jī)轉(zhuǎn)速。 在依據(jù)規(guī)范建立的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，用VC編譯可執(zhí)行程序，控制變量的輸入輸出以及變量之間的約束關(guān)系；運(yùn)用自適應(yīng)模擬退火算法，在ISIGHT平臺(tái)上集成VC可執(zhí)行程序，建立基于規(guī)范法的考慮離散變量集的集裝箱中剖面優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。對(duì)3100TEU集裝箱中剖面進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)

3、算，優(yōu)化結(jié)果中剖面面積減小了9.67％，同時(shí)滿足了強(qiáng)度及穩(wěn)定性的要求。 中剖面優(yōu)化完成后，本文研究了基于CCS規(guī)范的巴拿馬型集裝箱船橫艙壁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，提出了高效的優(yōu)化方案。對(duì)3100TEU集裝箱船的橫艙壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)算，優(yōu)化結(jié)果重量下降了2.52％。 本文還研究了基于直接計(jì)算法的巴拿馬型集裝箱船艙段結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。采用PATRAN程序的PCL語(yǔ)言，建立了具有三道橫向支撐艙壁和兩道水密艙壁的巴拿馬型集裝箱船1/2

4、+1+1/2艙段的參數(shù)化有限元模型，作為優(yōu)化的有限元分析平臺(tái)；構(gòu)建了集裝箱船艙段結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型；實(shí)現(xiàn)了NASTRAN與ISIGHT的集成；通過在ISIGHT上的參數(shù)設(shè)計(jì)，建立了基于直接算法的考慮離散變量集的巴拿馬型集裝箱船艙段結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，對(duì)3100TEU集裝箱船艙段結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)算，優(yōu)化結(jié)果重量下降了17.44％。 本文在大型通用優(yōu)化軟件上對(duì)艙段結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初探性拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)和尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)，旨在為集裝箱船艙段結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)提