油船中剖面結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化研究.pdf

1、船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是近年來研究的熱點(diǎn)課題，主要優(yōu)化目標(biāo)是在保證船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下減少船體鋼材重量。結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)不同于一般結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化，其優(yōu)化目標(biāo)是尋找最優(yōu)的結(jié)構(gòu)材料分布形式以及結(jié)構(gòu)最佳傳力路徑。目前船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究中大部分是關(guān)于船體結(jié)構(gòu)件的尺寸優(yōu)化而結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化涉及較少。另一方面，在優(yōu)化船型上，國內(nèi)大型油船船體結(jié)構(gòu)重量較日韓同級(jí)別油船而言仍然偏重，存在一定的優(yōu)化空間，因此本文將運(yùn)用相關(guān)的拓?fù)鋬?yōu)化方法對(duì)油船中剖面結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化分析：

2、r>　?。?）本文根據(jù)單元生長進(jìn)化拓?fù)鋬?yōu)化方法，自行定義單元應(yīng)力指標(biāo)函數(shù)及單元權(quán)重系數(shù)來確定優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)，通過計(jì)算單元應(yīng)力確定單元權(quán)重系數(shù)的迭代遞推關(guān)系式，結(jié)合有限元平衡方程建立優(yōu)化數(shù)學(xué)模型并給出完整的單元生長進(jìn)化優(yōu)化流程，并將此方法運(yùn)用到油船中剖面橫撐結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，得到了取消橫撐的粗略構(gòu)型。
　　（2）本文根據(jù)連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法，結(jié)合SIMP材料密度模型，定義單元材料密度為拓?fù)鋬?yōu)化變量，結(jié)合有限元計(jì)算平衡方程，以結(jié)

3、構(gòu)靜力響應(yīng)為優(yōu)化約束條件；不同于一般的拓?fù)鋬?yōu)化計(jì)算，本文定義單元體積函數(shù)為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，能提高拓?fù)鋬?yōu)化計(jì)算效率以及計(jì)算穩(wěn)定性，通過引入優(yōu)化準(zhǔn)則法結(jié)合K-T條件確定優(yōu)化準(zhǔn)則從而得到優(yōu)化變量的迭代關(guān)系式，至此建立完整的拓?fù)鋬?yōu)化數(shù)學(xué)模型，通過與經(jīng)典拓?fù)鋬?yōu)化算法的對(duì)比驗(yàn)證了本文算法的準(zhǔn)確性。
　?。?）根據(jù)油船共同結(jié)構(gòu)規(guī)范（CSR-OT），確定拓?fù)鋬?yōu)化計(jì)算的三維有限元模型以及優(yōu)化模型的載荷邊界條件，本文根據(jù)縱艙壁的數(shù)量以及載荷邊界條件確定