玻璃钢游艇结构与强度设计校核及优化系统开发研究

发布时间：2017-07-07 14:15

  本文关键词：玻璃钢游艇结构与强度设计校核及优化系统开发研究

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【摘要】：玻璃钢复合材料建造的游艇具有较轻的质量以及良好的性能。目前,对于玻璃钢游艇的结构设计,主要是参考各国船级社颁布的游艇入级与建造规范,其计算过程复杂,计算量较为庞大,结构设计将会花费大量的时间和精力。同时,玻璃钢游艇的材料成本较高,使得游艇建造的总成本上升。为了解决上述问题,本文依据中国船级社发布的《游艇入级与建造规范》(2012)以及规范设计法的基本原则和结构优化设计的方法,建立了玻璃钢游艇结构与强度设计校核及优化系统。该系统主要由8个模块组成,分别为参数输入模块、型材数据库模块、载荷计算模块、结构尺寸计算模块、强度计算与校核模块、稳定性校核模块、结构优化设计模块以及数据后处理模块。实现系统各模块的功能,以Visual Basic和Access数据库为平台开发出了玻璃钢游艇结构与强度设计校核及优化系统。本文在以下四个方面进行了研究:(1)研究玻璃钢游艇板材的铺层设计,建立玻璃钢游艇型材数据库。(2)开发玻璃钢游艇结构与强度设计及校核系统。(3)建立玻璃钢游艇型材剖面优化、艇体横剖面优化以及板架优化的数学模型,研究和设计遗传算法的程序,开发玻璃钢游艇结构优化系统。(4)实现系统对数据后处理的功能。本文所建立的系统能够完成玻璃钢游艇型材剖面模数的计算、船体梁设计载荷以及局部载荷的计算、板材和型材以及支柱的尺寸计算、船体梁正应力以及剪切应力的计算和校核、板架结构强度的计算和校核、构件临界载荷的计算以及稳定性校核、型材剖面优化、艇体横剖面优化以及板架优化。该系统将计算的结果保存至word、excel以及access文档中,方便对数据进行分析和编辑。系统的界面简洁、功能完善,能够实现玻璃钢游艇结构设计校核以及优化的功能,提高游艇的设计效率和质量,具有较高的实用价值。
【关键词】：玻璃钢游艇 强度校核 结构设计 结构优化
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.91;U662
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第1章 绪论13-21
• 1.1 引言13-14
• 1.2 选题的理论意义和实用价值14-15
• 1.3 国内外研究现状及发展趋势15-18
• 1.4 系统开发研究的总体思路18-20
• 1.5 本文所研究的内容20-21
• 第2章 玻璃钢游艇的材料、板材以及型材21-32
• 2.1 引言21
• 2.2 玻璃钢材料21-23
• 2.2.1 玻璃钢材料的组成21-22
• 2.2.2 玻璃钢材料的特点22
• 2.2.3 系统定义材料的思路22-23
• 2.3 玻璃钢游艇的板材23-26
• 2.3.1 板材的分类23
• 2.3.2 层合板的铺层设计23-25
• 2.3.3 系统定义板材的力学性能25-26
• 2.4 玻璃钢游艇的型材26-31
• 2.4.1 型材的结构形式26-27
• 2.4.2 型材剖面的简化27-29
• 2.4.3 型材数据库的建立29-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第3章 玻璃钢游艇的载荷计算32-48
• 3.1 引言32
• 3.2 船体梁设计载荷的计算32-39
• 3.2.1 垂向加速度的计算33-35
• 3.2.2 垂向静水剪力及弯矩的计算35-36
• 3.2.3 垂向波浪剪力及弯矩的计算36-37
• 3.2.4 垂向波浪冲击剪力及弯矩的计算37-39
• 3.3 艇体局部设计载荷的计算39-44
• 3.3.1 艇体外壳在船首区域的设计载荷39-41
• 3.3.2 艇体外壳在船尾区域的设计载荷41
• 3.3.3 露天甲板以及上层建筑/甲板室的设计载荷41-42
• 3.3.4 艇体内部的甲板和舱壁的设计载荷42-44
• 3.4 计算实例44-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第4章 玻璃钢游艇的结构尺寸计算以及强度计算与校核48-68
• 4.1 引言48
• 4.2 板材尺寸计算48-50
• 4.3 骨材尺寸计算50-52
• 4.4 支柱尺寸的计算52-53
• 4.5 结构强度计算与校核53-62
• 4.5.1 剖面模数的计算54-55
• 4.5.2 船体梁正应力的计算与校核55-58
• 4.5.3 船体梁剪切应力的计算与校核58-59
• 4.5.4 板架强度计算与校核59-62
• 4.6 实例分析62-67
• 4.7 本章小结67-68
• 第5章 玻璃钢游艇结构稳定性校核68-76
• 5.1 引言68
• 5.2 板材的稳定性校核68-73
• 5.2.1 单层板的稳定性校核69-70
• 5.2.2 夹层板的稳定性校核70-73
• 5.3 型材的稳定性校核73-74
• 5.4 支柱的稳定性校核74-75
• 5.5 本章小结75-76
• 第6章 玻璃钢游艇结构优化76-90
• 6.1 引言76
• 6.2 结构优化设计的概述76-80
• 6.2.1 结构优化设计的数学模型76-78
• 6.2.2 遗传算法简介78-79
• 6.2.3 结构优化的计算机程序79-80
• 6.3 系统实现遗传算法的方法80
• 6.4 型材剖面优化80-82
• 6.4.1 设计变量80
• 6.4.2 目标函数80-81
• 6.4.3 约束条件81
• 6.4.4 型材剖面优化的程序界面及算例81-82
• 6.5 横剖面优化82-85
• 6.5.1 设计变量82-83
• 6.5.2 目标函数83
• 6.5.3 约束条件83-84
• 6.5.4 横剖面优化的程序界面以及算例84-85
• 6.6 板架优化85-89
• 6.6.1 设计变量86
• 6.6.2 目标函数86
• 6.6.3 约束条件86-88
• 6.6.4 板架优化的程序界面以及算例88-89
• 6.7 本章小结89-90
• 总结与展望90-91
• 参考文献91-94
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文以及取得的科研成果94-95
• 致谢95

【共引文献】

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本文编号：530540