气控卧倒式坞门轻量化设计研究

发布时间：2020-06-23 06:28

【摘要】：近半个世纪以来,随着全球海洋事业的发展,船舶工业取得了长足的发展。船舶建造逐渐向大型化、专业化发展。船坞作为船舶修造的最重要的场所之一,更是大型船舶总装建造必不可少的设施。船坞坞门作为船坞建造的关键部分,坞门的性能直接的影响着船坞的整体性能。本文选取某气控卧倒式坞门进行优化设计研究,在保证坞门结构力学性能满足设计规范的前提下,运用结构优化设计方法对坞门进行轻量化设计。本文主要研究内容如下:(1)详细描述气控卧倒式坞门结构设计原理,并阐述气控卧倒式坞门结构性能评价指标。介绍常用的结构轻量设计方法:结构优化、工艺优化、及应用新材料,并着重介绍了基于拓扑优化、尺寸优化、形状优化的结构优化方法及其研究现状。(2)坞门结构静力分析:运用CATIA建立坞门结构几何模型,并使用Hypermesh建立坞门结构有限元分析模型,分别对坞门极限水位闭合工况以及坞门卧倒工况进行结构静力学分析。计算结果为下一阶段坞门结构优化提供对比和参考。(3)坞门结构布局优化:详细阐述拓扑优化理论中的均匀化方法、变密度法和对均匀化方法与变密度法改进的SIMP法。介绍基于SIMP法的结构拓扑优化软件OptiStruct,并介绍其优化流程。基于气控卧倒式坞门的工作原理,确定将强框与纵骨所在区域作为设计优化区域建立优化模型,以结构最小化重量为优化目标,结构变形、材料许用应力为约束,进行拓扑优化。根据拓扑优化结果对坞门结构布局进行调整。(4)尺寸优化及拓扑优化:以优化后坞门结构为基础,将坞门结构内板和外板、强框、纵骨厚度作为优化变量,以结构最小化重量为目标函数,进行尺寸优化。在此基础上,选择坞门强框进行拓扑优化,进一步进行坞门轻量化设计。(5)结构校核以及性能对比:对优化后坞门结构,分别进行闭合工况、卧倒工况静力学分析。基于设计规范对坞门结构强度、刚度、结构稳定性进行校核。从位移、应力、重量三个方面与原坞门结构进行性能对比。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U673.33

【相似文献】