巴拿馬型集裝箱船結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計研究.pdf

1、近年來，隨著全球貿(mào)易的發(fā)展，集裝箱船發(fā)展很快,已成為船舶運輸網(wǎng)絡中重要的組成部分?，F(xiàn)代大型集裝箱船為了存放更多的集裝箱,爭取更大存放空間,有甲板大開口和艙口圍板結(jié)構(gòu),并且在船首部、尾部設計中也盡量爭取更多空間存放集裝箱,但這給船舶的結(jié)構(gòu)強度帶來了特殊的要求。 本文依據(jù)CCS規(guī)范建立了考慮彎扭強度約束和頻率約束的巴拿馬型集裝箱船中剖面優(yōu)化設計數(shù)學模型。依據(jù)CCS規(guī)范，模型考慮了規(guī)范中所要求的正應力要求、剪應力要求、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力；根據(jù)船體梁振動理論估算船體垂向總振動固有頻率，模型還考慮了頻率約束，使其避開主機轉(zhuǎn)速。 在依據(jù)規(guī)范建立的優(yōu)化數(shù)學模型基礎上，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系；運用自適應模擬退火算法，在ISIGHT平臺上集成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)化設計系統(tǒng)。對3100TEU集裝箱中剖面進行了優(yōu)化計

3、算，優(yōu)化結(jié)果中剖面面積減小了9.67％，同時滿足了強度及穩(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)化設計，提出了高效的優(yōu)化方案。對3100TEU集裝箱船的橫艙壁結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化計算，優(yōu)化結(jié)果重量下降了2.52％。 本文還研究了基于直接計算法的巴拿馬型集裝箱船艙段結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計系統(tǒng)。采用PATRAN程序的PCL語言，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；構(gòu)建了集裝箱船艙段結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型；實現(xiàn)了NASTRAN與ISIGHT的集成；通過在ISIGHT上的參數(shù)設計，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)化設計系統(tǒng)，對3100TEU集裝箱船艙段結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化計算，優(yōu)化結(jié)果重量下降了17.44％。 本文在大型通用優(yōu)化軟件上對艙段結(jié)構(gòu)進行了初探性拓撲優(yōu)化設計和尺寸優(yōu)化設計，旨在為集裝箱船艙段結(jié)構(gòu)的概念設計提