本文關鍵詞：基于共同規(guī)范的油船貨艙區(qū)結構優(yōu)化設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：船舶結構優(yōu)化設計在近年得到了較快的發(fā)展,其主要目標是在保證船體強度和經濟性的條件下盡可能地減輕船體重量。以往針對船體的優(yōu)化設計研究主要集中在尺寸優(yōu)化方面,以通過對構件的板厚、截面面積的優(yōu)化達到減輕結構重量的目的。拓撲優(yōu)化在船體結構優(yōu)化設計的應用仍較少,拓撲優(yōu)化能很好地確定結構最佳的傳力型式,使結構達到最優(yōu)布置。本文將通過對某大型油船中間貨艙區(qū)橫向強框剖面的拓撲優(yōu)化分析,確定其典型橫剖面結構的拓撲構型,并在此基礎上進行尺寸優(yōu)化。具體描述為(1)研究結構優(yōu)化設計方法,及其相應的敏度分析、近似模型、優(yōu)化算法以及制造工藝約束等優(yōu)化設計的若干關鍵問題。(2)研究適用于油船貨艙區(qū)結構的拓撲優(yōu)化模型,根據SIMP材料密度插值模型,以結構設計變量范圍的體積分數為優(yōu)化目標,以結構位移或者應力作為約束條件,分別采用不同分析模型(三艙段模型或者子模型等)和不同約束條件等,針對某32萬噸VLCC中間貨艙區(qū)典型橫剖面進行一系列的拓撲優(yōu)化研究,確定其典型橫剖面的拓撲構型設計方案。(3)研究基于共同規(guī)范的油船貨艙區(qū)結構的尺寸和綜合力學性能優(yōu)化,以共同規(guī)范各復雜載況的Von-Mises應力作為設計約束條件,在優(yōu)化拓撲構型的基礎上完成尺寸優(yōu)化,最終獲得具有較好減重效果的油船貨艙區(qū)結構設計方案。
【關鍵詞】：油船橫剖面優(yōu)化 連續(xù)體結構拓撲優(yōu)化 制造工藝約束 位移約束 應力約束 尺寸優(yōu)化
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U674.133.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 本文研究背景9-10
• 1.2 結構優(yōu)化背景和現狀10-13
• 1.3 船舶結構優(yōu)化研究現狀13-15
• 1.4 船舶結構優(yōu)化設計的一般概念15-16
• 1.5 本文研究內容16-19
• 第二章 基于位移約束的油船橫剖面拓撲優(yōu)化19-47
• 2.1 子模型技術19-23
• 2.1.1 子模型分析流程20
• 2.1.2 油船子模型分析技術20-21
• 2.1.3 本文研究對象的描述21-23
• 2.2 靈敏度分析23-24
• 2.2.1 半解析法23
• 2.2.2 解析法23-24
• 2.3 拓撲優(yōu)化分析方法24-29
• 2.3.1 拓撲優(yōu)化的變密度法24-25
• 2.3.2 位移響應的顯式近似模型25-27
• 2.3.3 拓撲優(yōu)化算法27-29
• 2.4 基于共同規(guī)范的單工況拓撲優(yōu)化29-37
• 2.4.1 共同規(guī)范載荷工況簡介30-32
• 2.4.2 單工況拓撲優(yōu)化模型描述32-33
• 2.4.3 單工況拓撲優(yōu)化結果33-37
• 2.5 基于共同規(guī)范的多工況拓撲優(yōu)化37-46
• 2.5.1 多工況拓撲優(yōu)化模型描述37
• 2.5.2 不同位移約束條件的影響分析37-43
• 2.5.3 位移約束的橫撐設計驗證43-46
• 2.6 本章小結46-47
• 第三章 基于應力約束的油船橫剖面拓撲優(yōu)化47-80
• 3.1 制造工藝約束47-53
• 3.1.1 棋盤格現象和網格依賴性48-49
• 3.1.2 最小成員尺寸和最大成員尺寸49-50
• 3.1.3 灰度效應50-51
• 3.1.4 拓撲構型對稱約束51-53
• 3.2 不同應力約束條件的影響分析53-60
• 3.2.1 不同應力約束條件53-57
• 3.2.2 改進約束屏蔽的拓撲優(yōu)化57-59
• 3.2.3 不同應力約束條件的對比59-60
• 3.3 不同優(yōu)化模型的比較分析60-65
• 3.3.1 子模型優(yōu)化60-64
• 3.3.2 不同優(yōu)化模型的對比64-65
• 3.4 各橫剖面的拓撲優(yōu)化分析65-69
• 3.4.1 各剖面分別拓撲優(yōu)化65-68
• 3.4.2 對幾個橫剖面同時進行優(yōu)化68-69
• 3.5 整體應力水平約束的拓撲優(yōu)化69-78
• 3.5.1 轉變?yōu)閱卧獞兡艿姆椒?/span>70-71
• 3.5.2 轉化為畸變比能的方法71-72
• 3.5.3 整體應力水平約束的拓撲優(yōu)化72-78
• 3.6 本章小結78-80
• 第四章 貨艙區(qū)橫剖面結構優(yōu)化設計方案80-90
• 4.1 貨艙區(qū)橫剖面優(yōu)化設計方案80-82
• 4.2 拓撲優(yōu)化構型評估82-86
• 4.2.1 油船結構共同規(guī)范應力評估準則82-83
• 4.2.2 優(yōu)化方案結構強度評估83-86
• 4.3 橫剖面構件尺寸優(yōu)化設計86-88
• 4.4 優(yōu)化結果分析88
• 4.5 本章小結88-90
• 第五章 總結與展望90-93
• 5.1 總結90-91
• 5.2 展望91-93
• 參考文獻93-99
• 致謝99-100
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文100-102

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