【摘 要】
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2009年7月,IMO提出了新船能效设计指数(EEDI)这一指标,用来衡量船舶设计和建造的能效水平,以达到节能减排、保护生态环境的目的。船舶轻量化设计则成为必然,而结构上的优化设计是轻量化研究的重要途径和手段之一。拓扑优化作为一种高效的结构优化方法,在船舶领域有很大的发展前景。针对拓扑优化课题,本文以一艘载重量110,000吨的油船为例,以HCSR规范为准则,对其进行拓扑优化研究,研究的主要内容包
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2009年7月,IMO提出了新船能效设计指数(EEDI)这一指标,用来衡量船舶设计和建造的能效水平,以达到节能减排、保护生态环境的目的。船舶轻量化设计则成为必然,而结构上的优化设计是轻量化研究的重要途径和手段之一。拓扑优化作为一种高效的结构优化方法,在船舶领域有很大的发展前景。针对拓扑优化课题,本文以一艘载重量110,000吨的油船为例,以HCSR规范为准则,对其进行拓扑优化研究,研究的主要内容包括:1.分别对不同的拓扑优化方法进行选择,对比各种方法的基本原理、数学模型以及适用性等,并且结合经典悬臂梁结构的优化计算,选出一种适合船体结构拓扑的优化算法;2.总结船体结构拓扑优化技术完整流程,得到通用的船舶结构拓扑设计方法;并分别对拓扑优化的设计域选取、拓扑优化相关参数设置等关键环节进行归纳总结,得出有共性的理论选取方法;3.基于SIMP算法,在简单载荷和屈服约束条件下,对船体板架结构进行优化计算,通过优化计算证明了拓扑优化在船体结构设计中应用的可行性,同时得到油船甲板横梁结构的拓扑优化构型;4.根据HCSR的规定,建立三舱段有限元模型,对油船的三舱段模型进行基于规范的强度校核,分别进行船体屈服、屈曲强度分析,并判断船体结构是否存在一定的优化空间;5.按照船体拓扑优化技术流程,利用Hyperworks平台下的Optistruct软件,假定的结构单元密度为优化变量,以结构重量最轻为优化目标,在复杂载荷与多种约束下,对船体横框架结构进行拓扑计算和优化设计。
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