多薄弱部位游艇艇體可靠度計算及優(yōu)化.pdf

1、玻璃鋼游艇的艇體一般采用整體成型工藝，玻璃纖維縱貫艇身鋪設，與基體固連形成一個連續(xù)構(gòu)件。艇體與其它加強和支撐結(jié)構(gòu)膠連，共同抵御外部環(huán)境載荷。游艇內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜，在交變載荷作用下，艇體會在多處產(chǎn)生薄弱部位。借鑒于鋼制船舶強度校核方法進行的玻璃鋼游艇強度校核，認為游艇最危險截面出現(xiàn)在艇舯，其常規(guī)整體截面彎矩的強度校核，未能完全涵蓋艇體薄弱部位的校核，以提升艇體的整體可靠性。復合材料各向異性的力學特性和對缺陷敏感的特點，使得玻璃鋼艇體中對薄弱部

2、位的應力和損傷都更加敏感，薄弱部位的存在對艇體安全性能的影響，開始被人們所重視。本文以玻璃鋼艇體為研究對象，以國內(nèi)某游艇企業(yè)的玻璃鋼游艇為例，研究不通過增加艇體局部鋪層而減少其艇體中薄弱部位的方法，開展了以下研究工作:
　　1)根據(jù)游艇技術(shù)資料建立游艇結(jié)構(gòu)三維模型，水動力分析獲取游艇設計環(huán)境下的運動和受力情況，為有限元計算提供加載數(shù)據(jù)。分別計算游艇滿客出港、滿客進港時中拱、中垂四種工況下的結(jié)構(gòu)應力，根據(jù)應力計算得到艇體最大蔡吳數(shù)確

3、定四種工況中薄弱部位的計算點;采用一次二階矩法獲取41個計算點的可靠度，完成玻璃鋼游艇艇體薄弱部位的可靠度計算，以可靠性指標為艇體局部薄弱的衡量標準，將艇體薄弱部位劃分為9個薄弱等級。艇體中最薄弱等級對應的薄弱部位有3個，其中最薄弱點可靠性指標為1.635，薄弱區(qū)間內(nèi)四種工況下的薄弱點累計總個數(shù)為25。
　　2)根據(jù)艇體多薄弱部位薄弱等級劃分后最高風險級所處位置，以游艇肋骨間距、肋骨根數(shù)為設計變量，實艇肋骨可布置區(qū)間長度范圍和實際

4、生產(chǎn)工藝為約束條件，以游艇一階固有頻率最大為優(yōu)化目標，利用接觸單元進行游艇肋骨間距、布局的一級優(yōu)化。經(jīng)計算:一階固有頻率優(yōu)化后最薄弱部位四種工況下的可靠度提高幅度最大為57.62％，薄弱等級劃分區(qū)間內(nèi)的薄弱部位總個數(shù)減少40％。
　　3)根據(jù)肋骨布局的一級優(yōu)化結(jié)果，進行以肋骨截面的形狀、尺寸為設計變量的二級優(yōu)化，通過仿真實驗設計篩選了肋骨形狀尺寸的設計變量并建立二級優(yōu)化近似代理模型。本文實例研究顯示其二級優(yōu)化對最薄弱部位安全性的影