外置式耐压液舱结构尺寸和拓扑优化设计

发布时间：2022-12-18 03:20

　　外置式耐压液舱结构复杂,设计变量多,涉及到实肋板开孔,端部封板和液舱壳板加筋布局,以及壳板与加强筋尺寸的匹配等,设计难度大,仅凭经验进行设计很难得到优化结果。因此,本文开展外置式耐压液舱结构尺寸、开孔拓扑优化和加筋布局拓扑优化设计具有重要的理论意义和工程应用价值。首先,基于有限元软件ANSYS的APDL语言,用耐压液舱壳板厚度等11个设计变量和耐压液舱直径长度比等9个参变量对外置式耐压液舱结构进行了参数化表征,分析了典型方案结构的强度和稳定性,得到空舱工况比满载工况危险的结论。接着建立了耐压液舱结构尺寸优化数学模型,针对空舱工况和参数化表征中的11个设计变量,以3种不同纵骨根数和3种不同应力约束限界值下关注区域应力为约束,以整体结构重量极小化为目标,并基于Matlab编写优化主控程序,联合ANSYS求解。得到了9种不同纵骨根数和不同应力约束限界值下结构重量最轻的设计方案,并分析获得了不同纵骨根数和不同应力约束对优化结果的影响规律。然后,对耐压液舱实肋板结构进行拓扑优化和开孔尺寸优化设计。拓扑优化中,实肋板的单元密度为设计变量;以与实肋板相连的液舱壳板和船体壳板上结构典型应力和实肋板体积... 

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 外置式耐压液舱研究现状
    1.3 船舶结构尺寸优化设计研究现状
    1.4 船舶结构拓扑优化设计研究现状
    1.5 本文主要研究内容
2 外置式耐压液舱结构尺寸优化设计研究
    2.1 外置式耐压液舱结构参数化表征与有限元模型
    2.2 外置式耐压液舱结构强度和稳定性分析
    2.3 外置式耐压液舱结构尺寸优化设计方法
    2.4 尺寸优化结果及分析
    2.5 本章小结
3 外置式耐压液舱实肋板拓扑和开孔尺寸优化设计研究
    3.1 外置式耐压液舱实肋板开孔拓扑优化设计
    3.2 外置式耐压液舱实肋板开孔拓扑优化工程化处理与方案对比
    3.3 外置式耐压液舱实肋板开孔尺寸优化
    3.4 本章小结
4 外置式耐压液舱加筋布局拓扑优化设计研究
    4.1 基于OptiStruct的平板加筋布局拓扑优化方法
    4.2 外置式耐压液舱端部封板加筋布局拓扑优化
    4.3 外置式耐压液舱壳板加筋布局拓扑优化
    4.4 本章小结
5 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 本文创新点
    5.3 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读学位期间发表论文
附录2 攻读学位期间参与科研项目



本文编号：3721229