本文關(guān)鍵詞：巴拿馬型集裝箱船結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 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(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)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(zhēng)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(shè)計(jì)中也盡量爭(zhēng)取更多空間存放集裝箱,但這給船舶的結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(qiáng)度約束和頻率約束的巴拿馬型集裝箱船中剖面優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型。依據(jù)CCS規(guī)范,模型考慮了規(guī)范中所要求的正應(yīng)力要求、剪應(yīng)力要求、穩(wěn)定性要求和尺寸界限要求;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(yīng)力;根據(jù)船體梁振動(dòng)理論估算船體垂向總振動(dòng)固有頻率,模型還考慮了頻率約束,使其避開主機(jī)轉(zhuǎn)速。 在依據(jù)規(guī)范建立的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)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(guān)系;運(yùn)用自適應(yīng)模擬退火算法,在ISIGHT平臺(tái)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(shè)計(jì)系統(tǒng)。對(duì)3100TEU集裝箱中剖面進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)算,優(yōu)化結(jié)果中剖面面積減小了9.67%,同時(shí)滿足了強(qiáng)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(shè)計(jì),提出了高效的優(yōu)化方案。對(duì)3100TEU集裝箱船的橫艙壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)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(jì)算法的巴拿馬型集裝箱船艙段結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)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+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(tái);構(gòu)建了集裝箱船艙段結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型;實(shí)現(xiàn)了NASTRAN與ISIGHT的集成;通過在ISIGHT上的參數(shù)設(shè)計(jì),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(shè)計(jì)系統(tǒng),對(duì)3100TEU集裝箱船艙段結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)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(duì)艙段結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初探性拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)和尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì),旨在為集裝箱船艙段結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)提供參考。
【關(guān)鍵詞】：集裝箱船 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 規(guī)范法 直接計(jì)算法 拓?fù)鋬?yōu)化 尺寸優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：U674.131
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 課題的來源、目的和意義11-12
• 1.1.1 數(shù)字化造船11
• 1.1.2 集裝箱船結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)11-12
• 1.1.3 課題的來源、目的和意義12
• 1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 集裝箱船彎扭組合強(qiáng)度12-13
• 1.2.2 船舶中剖面優(yōu)化設(shè)計(jì)13-14
• 1.3 國外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 本文的研究內(nèi)容15-16
• 第二章 基于規(guī)范法的巴拿馬型集裝箱船中剖面優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型16-48
• 2.1 引言16
• 2.2 優(yōu)化模型的描述16-17
• 2.3 設(shè)計(jì)變量17-19
• 2.3.1 設(shè)計(jì)變量的選取17-19
• 2.3.2 設(shè)計(jì)變量離散集的確定19
• 2.4 目標(biāo)函數(shù)的建立19
• 2.5 約束條件的確定19-43
• 2.5.1 正應(yīng)力約束20-24
• 2.5.2 剪應(yīng)力約束24-35
• 2.5.3 穩(wěn)定性約束35-36
• 2.5.4 頻率約束36-37
• 2.5.5 結(jié)構(gòu)尺寸界限約束37-43
• 2.6 約束條件小結(jié)43-45
• 2.7 優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型45
• 2.8 優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的程序編制45-47
• 2.8.1 程序的功能和特點(diǎn)45-46
• 2.8.2 程序流程簡介46-47
• 2.9 本章小結(jié)47-48
• 第三章 基于規(guī)范法的巴拿馬型集裝箱船中剖面優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)48-56
• 3.1 引言48
• 3.2 ISIGHT 的工程集成48
• 3.3 優(yōu)化系統(tǒng)的算法實(shí)現(xiàn)48-51
• 3.3.1 模擬退火過程和 Metropolis 準(zhǔn)則49-50
• 3.3.2 模擬退火算法的基本思想和步驟50-51
• 3.4 優(yōu)化仿真系統(tǒng)的建立51-55
• 3.4.1 優(yōu)化方案51-52
• 3.4.2 優(yōu)化模型參數(shù)化52
• 3.4.3 仿真集成52-53
• 3.4.4 設(shè)計(jì)參數(shù)模塊53
• 3.4.5 優(yōu)化實(shí)現(xiàn)53-55
• 3.5 本章小結(jié)55-56
• 第四章 巴拿馬型集裝箱船橫艙壁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)56-67
• 4.1 引言56
• 4.2 優(yōu)化策略56-57
• 4.3 已知條件57-58
• 4.3.1 已知參數(shù)58
• 4.3.2 不參與優(yōu)化的構(gòu)件58
• 4.4 設(shè)計(jì)變量58-59
• 4.5 目標(biāo)函數(shù)59-60
• 4.6 約束條件60-64
• 4.6.1 橫艙壁板60
• 4.6.2 橫艙壁扶強(qiáng)材60-62
• 4.6.3 桁架結(jié)構(gòu)62-63
• 4.6.4 約束條件小結(jié)63-64
• 4.7 橫艙壁數(shù)學(xué)模型的程序編制64-65
• 4.8 3100TEU 橫艙壁的優(yōu)化結(jié)果65-66
• 4.9 本章小結(jié)66-67
• 第五章 基于直接法的巴拿馬型集裝箱船艙段結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)67-87
• 5.1 引言67
• 5.2 參數(shù)化有限元模型的建立67-73
• 5.2.1 模型參數(shù)化67-68
• 5.2.2 直接法建模要求68-69
• 5.2.3 自動(dòng)建立實(shí)體和單元69-70
• 5.2.4 邊界條件與載荷工況70
• 5.2.5 3100TEU 集裝箱船的艙段有限元模型70-73
• 5.3 直接法優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)73-84
• 5.3.1 有限元計(jì)算結(jié)果73-74
• 5.3.2 集成系統(tǒng)策略74-75
• 5.3.3 優(yōu)化系統(tǒng)建立75-84
• 5.4 直接法優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果84-85
• 5.5 本章小結(jié)85-87
• 第六章 巴拿馬型集裝箱船艙段結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)87-93
• 6.1 引言87
• 6.2 結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)87-88
• 6.3 結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)88-89
• 6.4 Hypermesh 環(huán)境下的艙段有限元模型89-90
• 6.5 艙段總體的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)90-91
• 6.6 艙段的尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)91-92
• 6.7 本章小結(jié)92-93
• 第七章 結(jié)論與展望93-96
• 7.1 主要研究成果93-95
• 7.1.1 基于規(guī)范設(shè)計(jì)的巴拿馬型集裝箱船結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)93-94
• 7.1.2 基于直接計(jì)算的巴拿馬型集裝箱船結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)94
• 7.1.3 基于規(guī)范法和直接計(jì)算法的優(yōu)化系統(tǒng)比較94
• 7.1.4 巴拿馬型集裝箱船結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)94-95
• 7.2 進(jìn)一步研究的建議95-96
• 參考文獻(xiàn)96-101
• 致謝101-102
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文102-104

【引證文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 孫利;王德禹;;船舶結(jié)構(gòu)理性設(shè)計(jì)方法熱點(diǎn)問題與展望[J];中國艦船研究;2012年05期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳強(qiáng);基于蟻群算法的長江大開口散貨船中部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D];武漢理工大學(xué);2011年

2 王從晶;全船結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D];上海交通大學(xué);2011年

3 陳金峰;知識(shí)工程應(yīng)用于船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究[D];上海交通大學(xué);2011年

4 孫利;基于超單元和支持向量機(jī)技術(shù)的船舶結(jié)構(gòu)理性設(shè)計(jì)方法研究[D];上海交通大學(xué);2012年

5 何勇;考慮動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性的全船結(jié)構(gòu)多目標(biāo)優(yōu)化研究[D];上海交通大學(xué);2012年

6 孫洪剛;2400噸級(jí)江海直達(dá)貨船優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

7 黃重陽;基于響應(yīng)面法的散貨船結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];大連理工大學(xué);2011年

8 袁野;基于支持向量機(jī)近似模型的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究[D];上海交通大學(xué);2013年

9 陳翔;散貨船結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];上海交通大學(xué);2013年

10 周素素;全船結(jié)構(gòu)靜動(dòng)態(tài)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D];上海交通大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：巴拿馬型集裝箱船結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號(hào)：328643