油船货舱区强度分析及其横舱壁的优化设计

发布时间：2017-08-07 07:23

  本文关键词：油船货舱区强度分析及其横舱壁的优化设计

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【摘要】：为确保在海上航行的船舶的安全,船体强度计算是一项重要措施。可以从很大程度上降低因为船体结构失效而引起的海损现象。一般情况下船体强度校核要和船舶设计同时开始进行。在保证船舶航行安全的前提下,以及其经济性,还要通过对船体结构进行优化设计,降低船舶的吃水量,增加船舶的载重量,从而提高经济性。 本文采用的主要方法与获得的主要结论： 首先依据规范的要求,设计一艘16000DWT油船。参照母型船,确定该船的主尺度、型线、总布置、稳性、装载情况等。然后以此为前提下进行油船货油舱区结构强度的评价与分析,保证船舶强度符合规范准则。 接着根据前面设计的油船,了解油船货油舱段的结构类型及结构布置方式,接着完成结构有限元分析,采用ANSYS软件创建1/2+1+1/2三舱段数值模型；依据油船结构共同规范的准则的负载工况施加载荷；根据油船的重力、浮力分布图得出各个舱段端面的剪力和弯矩；边界条件选用惯性释放；最后得出应力结果,对于应力大于许用应力的地方要进行修改。 最后本文采用粒子群算法对横舱壁结构进行尺寸优化。通过介绍粒子群算法的起源,并对其理论部分进行描述,同时对于约束优化问题条件下该如何使用该算法进行补充,最后通过对测试函数的仿真结果进行评价分析,得出粒子群算法可以有效的应用于船舶结构优化问题。最后通过优化的结果：单个横舱壁的重量减少9.3%。 通过以上的计算研究,可以看出整个货油舱段的应力情况不是很高,找出强度不够的结构适当加强,强度过剩的结构适当缩减,以达到节省材料,降低自重,从而提高经济效益；同时也可以得出粒子群算法具有操作简便,编程简单等优点,可以应用于船舶工程领域。
【关键词】：强度校核 有限元 横舱壁 粒子群算法
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U661.4;U674.133.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 引言10-14
• 1.1 背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究概况和发展趋势11-13
• 1.2.1 油船设计11
• 1.2.2 船体强度分析11-12
• 1.2.3 优化设计12-13
• 1.3 论文的研究内容和方法13-14
• 第二章 货油舱结构设计14-23
• 2.1 概述14
• 2.2 货油舱基本结构计算14-21
• 2.2.1 外板14-16
• 2.2.2 甲板16
• 2.2.3 双层底结构16-18
• 2.2.4 双壳结构18-19
• 2.2.5 甲板骨架19-20
• 2.2.6 槽形油密横舱壁20-21
• 2.2.7 槽形油密纵舱壁21
• 2.3 本章小结21-23
• 第三章 船体结构强度分析23-58
• 3.1 船体结构说明23-25
• 3.1.1 主尺度和主要参数23-24
• 3.1.2 结构型式24-25
• 3.2 数值建模25-33
• 3.2.1 模型范围28
• 3.2.2 坐标系28
• 3.2.3 单元28
• 3.2.4 材料参数28
• 3.2.5 计算模型28-33
• 3.3 边界条件33-34
• 3.4 载荷直接计算34-39
• 3.4.1 一般规定34
• 3.4.2 静水载荷34-39
• 3.5 波浪载荷39-40
• 3.5.1 适用范围39
• 3.5.2 计算方法及其假定条件39
• 3.5.3 波浪载荷计算39-40
• 3.6 设计载荷计算40-44
• 3.6.1 货物压力40-41
• 3.6.2 舷外水压力计算41-44
• 3.7 计算工况44-50
• 3.8 板单元形心处中面应力计算结果50-54
• 3.9 板单元形心处最大/最小中面应力结果54-57
• 3.10 本章小结57-58
• 第四章 粒子群优化算法58-79
• 4.1 基本粒子群优化算法58-60
• 4.1.1 算法的原理58-59
• 4.1.2 算法的步骤59-60
• 4.2 标准PSO算法60-61
• 4.2.1 惯性权重w的引入60
• 4.2.2 收缩系数χ的引入60-61
• 4.3 与其他算法的比较61
• 4.4 PSO算法的应用61
• 4.5 带有约束条件的优化模型61-64
• 4.5.1 问题描述61-62
• 4.5.2 约束处理62-63
• 4.5.3 算法步骤63-64
• 4.6 数值实验64-68
• 4.6.1 测试函数64-66
• 4.6.2 基本粒子群算法在函数优化问题中的实验结果与分析66-68
• 4.7 参数改良的PSO算法在求解函数优化中的实验效果与评价68-72
• 4.7.1 粒子群算法参数改进在测试函数中应用68-70
• 4.7.2 再次改进粒子群算法在测试函数中应用70-72
• 4.8 改进的粒子群算法与遗传算法在测试函数中对比72-73
• 4.9 油船垂直槽式横舱壁结构优化设计73-78
• 4.9.1 优化思想74
• 4.9.2 基本参数74
• 4.9.3 设计变量74-75
• 4.9.4 优化模型75-78
• 4.9.5 某16000DWT油船横舱壁结构的优化结果78
• 4.10 本章小结78-79
• 第五章 结论与展望79-80
• 5.1 结论79
• 5.2 展望79-80
• 参考文献80-82
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况82-83
• 致谢83-84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 李仲伟,吴有生,崔维成;基于有限元法的小水线面双体船结构优化[J];船舶力学;2005年02期

2 杨燮庆;世界油船市场和双壳体油船技术现状[J];船舶;1993年06期

3 陈灏,罗展贤;21000/22600DWT多用途/集装箱船结构设计和直接强度计算[J];船舶;1999年04期

4 张少雄,吴秀恒,杨永谦,陈超核;薄壁梁型船舶结构的水弹性自由振动[J];武汉交通科技大学学报;1996年06期

5 何昌伟;IACS散货船和油船共同结构规范及其影响分析[J];青岛远洋船员学院学报;2005年03期

6 王刚;;IACS双壳油船共同结构规范的前期研究[J];上海造船;2006年03期

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本文编号：633451