HCSR油船结构优化设计讲解.ppt

Isight具有较强的集成能力，可以集成很多大型通用软件和自编程序[54]，如Abaqus、MSC.Patran、MSC.Nastran、Fluent、Ansys、Matlab、C、Fortran、Java等。本文运用优化软件 集成有限元分析软件MSC.Nastran、MSC.Patran，对大型油船三舱段进行结构优化设计，其中优化算法选用中剖面优化设计中优化效果较好的多岛遗传算法，优化算法的相应理论已在之前章节中进行过介绍。 注意：否则在经过一次优化步骤后，MSC.Nastran将无法正确计算错误格式的*.bdf文件，造成优化求解的终止。 * * * * * 以上各步运算在程序后台运行，无需启动用户操作界面，有效地提高了运算速度。 * 船舶结构优化设计属于多变量、复杂约束的优化问题，多变量优化是指设计对象本身由多个优化设计变量决定，单一的某一个优化设计变量的变化，并不能最终得到相应的理想目标值，不同的优化变量对目标值的影响大小也是不同的。复杂约束是指约束条件中不止某一单一的约束条件，对于本文中研究的舱段结构优化设计，约束条件包括屈服和屈曲强度，在校核船体强度时，疲劳强度、极限强度也是重要的校核部分，但时间所限，暂时先忽略这两部分。对于多个优化变量、复杂约束条件的优化问题，需在优化变量之间权衡，在选取的优化设计变量中选取最优的组合，满足所需的约束条件的前提下，致使目标值达到理想的数值。 * 船舶结构优化设计属于多变量、复杂约束的优化问题，多变量优化是指设计对象本身由多个优化设计变量决定，单一的某一个优化设计变量的变化，并不能最终得到相应的理想目标值，不同的优化变量对目标值的影响大小也是不同的。复杂约束是指约束条件中不止某一单一的约束条件，对于本文中研究的舱段结构优化设计，约束条件包括屈服和屈曲强度，在校核船体强度时，疲劳强度、极限强度也是重要的校核部分，但时间所限，暂时先忽略这两部分。对于多个优化变量、复杂约束条件的优化问题，需在优化变量之间权衡，在选取的优化设计变量中选取最优的组合，满足所需的约束条件的前提下，致使目标值达到理想的数值。 * * HCSR定了工况有52个工况，对于舱段整体优化，由于考虑计算机容量与集成时间等问题，很难将52个工况同时集成在Isight中进行优化设计，所以需在所有工况中选取决定板材的厚度、T型材尺寸的决定工况。 本文主要对三舱段结构中间舱的甲板、舷侧和外底板进行结构优化设计，因此根据第二章中有限元直接计算中的结果，可计算得出各工况下甲板、舷侧和外底板的系数r大小。 由于篇幅有限，仅列出应力较大的部分工况的最大Von Mises应力值和系数r值，从表中可见，S+D载荷状态下，Von Mises应力最大和系数r最小的工况为A1_HSM2_H，S载荷状态下，Von Mises应力最大和系数r最小的工况为A14_SW_H，通过对比，可先确定A1_HSM2_H、A14_SW_H为决定工况。 对于舷侧，Von Mises应力最大和系数r最小的工况为A8_HSM1_S，上表可比较应力的大小分布，主要针对屈服强度，屈服利用因子与应力大小成正比，但对于屈曲强度，屈曲利用因子并不是与应力大小成比例关系，因此应同时参考第二章有限元直接计算屈曲强度校核的计算结果。 通过比较最终选取A1_HSM2_H、A8_HSM1_S为S+D载荷工况，A14_SW_H为S载荷工况进行三舱段结构优化设计。 * HCSR定了工况有52个工况，对于舱段整体优化，由于考虑计算机容量与集成时间等问题，很难将52个工况同时集成在Isight中进行优化设计，所以需在所有工况中选取决定板材的厚度、T型材尺寸的决定工况。 本文主要对三舱段结构中间舱的甲板、舷侧和外底板进行结构优化设计，因此根据第二章中有限元直接计算中的结果，可计算得出各工况下甲板、舷侧和外底板的系数r大小。 由于篇幅有限，仅列出应力较大的部分工况的最大Von Mises应力值和系数r值，从表中可见，S+D载荷状态下，Von Mises应力最大和系数r最小的工况为A1_HSM2_H，S载荷状态下，Von Mises应力最大和系数r最小的工况为A14_SW_H，通过对比，可先确定A1_HSM2_H、A14_SW_H为决定工况。 对于舷侧，Von Mises应力最大和系数r最小的工况为A8_HSM1_S，上表可比较应力的大小分布，主要针对屈服强度，屈服利用因子与应力大小成正比，但对于屈曲强度，屈曲利用因子并不是与应力大小成比例关系，因此应同时参考第二章有限元直接计算屈曲强度校核的计算结果。 通过比较最终选取A1_HSM2_H、A8_HSM1_S为S+D载荷工况，A14_SW_H为S载荷工况进行三舱段结构优化设计。 * 对于约束条件，工况A1_HSM2_H的最大Von Mises应力为28