干船塢是當今世界修造船作業(yè)的主要場所,塢門則是船塢開啟關(guān)閉的閘門,其主流型式是浮箱式塢門,傳統(tǒng)的浮箱式塢門采用了大量的板材和型材,未能進行很好的設(shè)計布局,建造經(jīng)濟性不夠。本文針對86m浮箱式塢門進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計,得到了優(yōu)化后的浮箱式塢門,整體重量獲得了降低,因而降低了建造成本,研究較好地實現(xiàn)了輕量化的設(shè)計。本文簡要介紹了浮箱式塢門及其工作原理,采用了有限元技術(shù)對塢門進行了結(jié)構(gòu)仿真,針對兩種極端工況下得到了符合規(guī)范的結(jié)果,保證后續(xù)優(yōu)化的可靠。本文先確立浮塢門的拓撲優(yōu)化區(qū)域,將優(yōu)化目標最小化重量等效為最小化體積,創(chuàng)建約束條件,利用Optistruct中變密度法得到優(yōu)化后的塢門結(jié)構(gòu),在重量下降的同時保持了強度和剛度不會衰減太多,強度和剛度分別上升了17.7%和5.4%,在極限高水位這種危險工況下得到滿意的優(yōu)化結(jié)果。采用最小化重量為目標進行尺寸優(yōu)化設(shè)計研究,尺寸優(yōu)化在Hypermesh軟件中的Optistruct模塊進行,先取單元板厚作為優(yōu)化對象,規(guī)范中板厚范圍作為設(shè)計變量的上下限,添加約束條件。優(yōu)化結(jié)果顯示結(jié)構(gòu)的力學性能明顯增強,最大應力下降了33.5%。然后對梁的截面尺寸進行了優(yōu)化,優(yōu)化... 

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
    1.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方向和研究現(xiàn)狀
    1.3 拓撲優(yōu)化方法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 浮塢門國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.5 本文的主要研究內(nèi)容
2 浮箱式塢門介紹及其結(jié)構(gòu)仿真分析
    2.1 浮箱式塢門簡介
        2.1.1 干船塢及塢門簡介
        2.1.2 浮塢門概況及其艙室分艙
    2.2 有限元的基本理論及軟件介紹
        2.2.1 有限元法簡介及分析流程
        2.2.2 HyperMesh軟件簡介
    2.3 浮箱式塢門結(jié)構(gòu)仿真分析
        2.3.1 模型的建立和網(wǎng)格的劃分
        2.3.2 有限元模型邊界條件的處理
        2.3.3 靜水載荷和工況處理
        2.3.4 計算結(jié)果分析
    2.4 本章小結(jié)
3 浮箱式塢門結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化
    3.1 OptiStruct介紹
    3.2 浮塢門潮汐艙立面板拓撲優(yōu)化
        3.2.1 定義拓撲優(yōu)化問題
        3.2.2 拓撲優(yōu)化結(jié)果及分析
    3.3 本章小結(jié)
4 浮箱式塢門結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化
    4.1 尺寸優(yōu)化概述
    4.2 針對單元板厚的尺寸優(yōu)化研究
    4.3 針對梁截面的尺寸優(yōu)化研究
    4.4 本章小結(jié)
5 優(yōu)化后浮箱式塢門的校核與分析
    5.1 強度校核
    5.2 剛度校核
    5.3 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3667884