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小水线面双体船的结构分析与优化设计

作　者: 黄雪忠
导　师: 易宏
学　校: 上海交通大学
专　业: 船舶与海洋结构物设计与制造
关键词: 小水线面双体船结构优化遗传算法有限元分析 Isight 连接鳍
分类号: U674.951
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 92次
引　用: 3次
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内容摘要

本文主要分析计算了某型号小水线面双体船的结构性能,并对其进行了结构优化。在理论分析基础上,通过规范进行结构计算,并确定了结构的基本设计参数和肋骨分布方式。根据CCS小水线面双体船指南规范并结合所确定的各种计算工况,分别计算了各工况下的相应的载荷。在结构数值分析中,利用有限元软件对小水线面双体船进行全船数值模型计算,分析了结构在外载荷下的响应。分析的主要内容包括模态分析、静力分析和屈曲分析。并在此基础上,分析了连接鳍对结构总强度的影响。为提高结构性能,文中对小水线面双体船进行结构优化。在研究中利用Isight优化软件平台集成有限元软件,对在选定的设计载荷下小水线面双体船结构进行了全船结构尺寸优化。对比分析了结构优化前后结构的静力相应性能。分析结果表明,合理选择优化设计设计变量可以有效保证船体结构强度,提高结构性能,减小结构重量并降低了结构重心。上述内容构成小水线面双体船结构设计及优化的基本过程。通过应用于实例计算表明,该方法实用而可靠,为实船设计改进提供了重要参考。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-10
第一章绪论  10-21
  1.1 课题的背景和意义  10-12
  1.2 小水线面双体船的简介  12-15
    1.2.1 小水线面双体船的基本概述  12-13
    1.2.2 研究对象基本特点  13-15
  1.3 结构强度分析理论及发展  15-16
  1.4 结构设计优化概述及发展  16-19
  1.5 本文的主要内容  19-21
第二章结构设计及优化理论  21-34
  2.1 引言  21
  2.2 小水线面双体船外载荷理论  21-27
    2.2.1 横向弯矩  21-23
    2.2.2 斜浪中横弯矩  23-25
    2.2.3 横向扭矩  25-27
    2.2.4 水压力  27
  2.3 结构设计理论计算  27-31
    2.3.1 肋骨稳定性  28
    2.3.2 肋骨间壳板稳定性  28-29
    2.3.3 耐压壳板厚  29-30
    2.3.4 肋骨间距  30
    2.3.5 壳板剖面上的正应力  30-31
    2.3.6 肋骨横剖面的正应力  31
  2.4 结构优化基本理论  31-34
第三章小水线面双体船载荷计算  34-55
  3.1 船级社规范计算  34-40
    3.1.1 总体横向弯矩  34-37
    3.1.2 总体水平扭矩  37-39
    3.1.3 总体纵向弯矩  39-40
  3.2 对开力计算  40-41
  3.3 实船载荷计算  41-42
  3.4 耐压壳结构计算  42-49
    3.4.1 圆柱耐压壳板厚度的计算  43
    3.4.2 肋骨间距的计算  43-44
    3.4.3 肋骨应力的计算  44
    3.4.4 板壳应力的计算  44-45
    3.4.5 肋骨间壳板稳定性的计算  45-46
    3.4.6 肋骨稳定性的计算  46-47
    3.4.7 利用系数分析  47-49
  3.5 重量以及重心估算  49-54
  3.6 小结  54-55
第四章结构强度数值分析  55-63
  4.1 引言  55
  4.2 模型基本概况  55-56
    4.2.1 软件平台  55
    4.2.2 坐标系统  55-56
    4.2.3 单位系统  56
    4.2.4 模型尺寸  56
  4.3 加载分析及工况选择  56-58
    4.3.1 水面航态  57
    4.3.2 水下航态  57
    4.3.3 计算工况  57-58
  4.4 数值分析  58-61
    4.4.1 结构模态分析  58-59
    4.4.2 浪向角90°工况计算结果  59
    4.4.3 浪向角45°工况计算结果  59-60
    4.4.4 浪向角0°工况计算结果  60
    4.4.5 水下静态工况计算结果  60-61
    4.4.6 结构屈曲分析  61
  4.5 小结  61-63
第五章结构优化分析  63-73
  5.1 优化理论以及平台  63-64
  5.2 优化数学模型  64-65
  5.3 结构优化平台  65-66
  5.4 结构优化设计  66-70
    5.4.1 浪向角90°工况优化结果  68-69
    5.4.2 浪向角45°工况优化结果  69
    5.4.3 浪向角0°工况优化结果  69-70
    5.4.4 水下静态工况优化结果  70
  5.5 连接鳍分析  70-72
  5.6 小结  72-73
第六章结论与展望  73-75
  6.1 结论  73
  6.2 展望  73-75
参考文献  75-78
致谢  78-79
攻读学位期间发表的学术论文  79

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