新型潜浮式海洋平台概念设计及结构强度分析与优化研究

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走向海洋是发展海洋强国的必经之路,但海域内能源物资短缺、长距离运输成本高且质量得不到保障,在一定条件下制约了我国探索与开发海洋资源的发展。因此迫切需要通过海洋综合保障装备示范应用研究,整合现有海洋科技力量,推动我国深海洋科技水平的发展,为国家海洋开发战略提供完善的科技装备保障。
  针对以上问题,本文设计出一种新型潜浮式海洋平台,对平台进行概念设计、结构设计和工况设计,建立了新型潜浮式海洋平台的有限元模型,针对各个工况进行了强度计算与校核,并在原有设计的基础上对结构进行了多目标优化设计,确保结构的合理性,为今后海洋综合保障装备的设计研究提供了一定的参考。
  首先,本文在调研了国内外海洋平台和潜浮式结构物的资料后,基于各种海洋结构物的结构和工作原理,同时结合对海洋综合保障平台功能等需求,对新型潜浮式海洋平台进行了概念设计和结构设计。
  其次,根据新型潜浮式海洋平台的工作原理,设计了四个工作阶段,每个工作阶段下相应地对应几种工况,介绍并分析了四个工作阶段,并根据受力平衡原理对工作阶段下的八种工况进行了力学平衡分析。
  再次,由于本文没有母型船舶,综合考虑后,采用有限元法对船舶进行强度的分析计算。根据新型潜浮式海洋平台的结构型式、材料参数等建立了新型潜浮式海洋平台的有限元模型并对平台的结构进行了强度分析。根据所设计的不同工况,对有限元模型施加相应的边界条件和载荷;最后分析计算结果并对平台进行强度校核,保证结构的强度符合要求。
  最后,将新型潜浮式海洋平台模型导入ISIGHT平台,进行DOE试验分析,分析各个因子对结构质量和位移的贡献程度,得到优化设计的初始设定值,以平台质量最轻和位移最小为目标函数,采用NSGA-II算法对新型潜浮式海洋平台进行多目标优化设计。
  本文设计的新型潜浮式海洋平台能够为海洋的开发和作业提供能源物资方面的支持,强度符合要求且建造难度小,建造成本低,具有一定的工程使用价值。
  
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