舰船结构有限元参数化建模与优化研究

发布时间：2017-04-11 17:17

  本文关键词：舰船结构有限元参数化建模与优化研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：船舶结构直接设计法是一个涉及多方面的系统工程,包括合理确定作用于船体的设计载荷,正确分析船舶结构的应力和变形,科学地制定相应的强度标准,三者相互联系,缺一不可。船体舯部结构是船体最重要的结构,因此,船体舯部结构的合理设计是船舶结构直接设计的重要课题。本文从舰艇结构直接设计法出发,采用参数化有限元建模方法,开发舰艇结构参数化建模程序模块,进行舰艇舯部结构优化设计。 结构直接计算法在民用船舶设计中已经取得许多成功经验,但在军用舰船中的应用还处于起步阶段,我国军船规范中还没有进行舰艇结构直接计算的指南。本文参考民船结构直接计算的方法,结合舰艇结构设计规范,研究舰船结构直接计算方法和解决方案。 参数化技术最早是CAD在实际应用中提出的课题,是该应用领域内的一个重要的、且正在蓬勃发展的研究课题。本文把参数化建模思想应用到舰艇结构有限元舱段建模中,开发出舰艇结构有限元参数化快速建模模块。相当厚度法在船体中剖面结构优化设计领域已得到了广泛应用,本文将其与参数化有限元结构强度分析结合起来,进行舰艇舯部结构优化设计。 此外,本文还针对船体节点结构疲劳强度问题中,节点的应力集中对其疲劳强度有很大影响的问题,通过对节点的形状进行优化,寻求最小的应力集中系数值。
【关键词】：直接设计 结构优化 有限元分析 参数化建模 节点优化
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：U661.4
【目录】：

• 第1章 绪论9-17
• 1．1 任务来源和研究背景9-11
• 1．2 结构直接计算法介绍11-13
• 1．3 舰船结构优化设计的现状13-14
• 1．4 结构参数化建模研究概况14-15
• 1．5 论文完成的主要工作15-17
• 第2章 有限元二次开发平台介绍17-32
• 2．1 概述17
• 2．2 开发平台ANSYS及 APDL介绍17-24
• 2．2．1 ANSYS简介17-18
• 2．2．2 ANSYS的参数化语言 APDL概述18-22
• 2．2．3 ANSYS优化模块介绍22-24
• 2．3 MSC．Patran/Nastran及 PCL介绍24-31
• 2．3．1 MSC．Patran/Nastran简介24-25
• 2．3．2 Patran二次开发语言 PCL介绍25-30
• 2．3．3 MSC结构优化模块介绍30-31
• 2．4 本章小结31-32
• 第3章 舰船结构直接计算方案32-41
• 3．1 概述32
• 3．2 载荷计算32-35
• 3．2．1 静水载荷33
• 3．2．2 船舶波浪载荷计算33-35
• 3．3 结构有限元模型35-37
• 3．3．1 坐标规定35-36
• 3．3．2 模型网格划分36-37
• 3．4 边界条件37-38
• 3．5 计算工况38
• 3．6 强度标准38-40
• 3．7 本章小结40-41
• 第4章 舰艇结构有限元参数化建模41-64
• 4．1 概述41-42
• 4．2 参数定义模块42-44
• 4．2．1 参数选择42
• 4．2．2 参数定义42-44
• 4．2．3 参数引用44
• 4．3 参数化有限元计算模块实现44-60
• 4．3．1 几何模型生成44-50
• 4．3．2 网格参数化划分50-52
• 4．3．3 属性定义52-57
• 4．3．4 载荷及边界条件57-59
• 4．3．5 递交分析及结果读取59-60
• 4．3．6 后处理模块60
• 4．5 建模实例60-63
• 4．6 本章小结63-64
• 第5章 舰艇舯部结构优化64-82
• 5．1 概述64-70
• 5．2．1 基本原理65-66
• 5．2．2 实现过程66-70
• 5．3 舰船舯部结构优化在 Patran上的实现70-77
• 5．3．1 结构优化设计的层次72-73
• 5．3．2 设计变量的简化73-75
• 5．3．3 在 Patran中优化参数设定75-76
• 5．3．4 优化方法76-77
• 5．3．5 优化实现77
• 5．4 计算实例77-81
• 5．4．1 选用船型77-78
• 5．4．2 优化结果分析78-80
• 5．4．3 优化设计结论80-81
• 5．5 本章小结81-82
• 第6章 节点应力集中优化82-103
• 6．1 概述82-83
• 6．2 节点参数化建模83-92
• 6．2．1 节点结构形式描述83-84
• 6．2．2 参数定义84-86
• 6．2．3 几何模型参数化生成86
• 6．2．4 参数化网格划分的实现86-89
• 6．2．5 参数化加载的实现89-91
• 6．2．6 参数化提取结果的实现91-92
• 6．3 节点应力集中系数的计算及优化92-95
• 6．3．1 应力集中系数的概念92-93
• 6．3．2 节点应力集中系数计算93-95
• 6．4 基于APDL的节点形状优化95-102
• 6．4．1 形状优化的概念95-96
• 6．4．2 基于 APDL节点形状优化过程96-99
• 6．4．3 优化设计计算的结果和结论99-102
• 6．4 本章小结102-103
• 结论103-105
• 参考文献105-108
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果108-109
• 致谢109

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 张彦立;王广庆;李曼;;基于VB和ANSYS的风机塔筒参数化建模与分析[J];机电工程;2012年02期

2 孙利;王德禹;;船舶结构理性设计方法热点问题与展望[J];中国舰船研究;2012年05期

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 黄铖;无人艇的有限元参数化建模与变截面优化方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

2 刘竞;现役桥式起重机金属结构安全性分析评估方法[D];上海交通大学;2011年

3 孙利;基于超单元和支持向量机技术的船舶结构理性设计方法研究[D];上海交通大学;2012年

4 许磊;基于参数化建模的散货船有限元分析及优化[D];哈尔滨工程大学;2011年

5 刘寅华;典型油船槽形舱壁优化和参数化建模研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

6 毛坤;某型飞机座舱罩结构强度分析与设计优化[D];西北工业大学;2007年

7 李平书;船体外板和甲板板架有限元模型快速生成研究[D];中国舰船研究院（上海船舶及海洋工程研究所）;2007年

8 向林浩;基于等强度板格稳定的船体结构优化设计研究[D];武汉理工大学;2007年

9 查雅妮;WQ6平头塔式起重机的疲劳寿命研究[D];暨南大学;2010年

10 黄从奎;盾构机保险轴的结构设计研究[D];郑州大学;2012年

  本文关键词：舰船结构有限元参数化建模与优化研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：299580