150000DWT油船中剖面结构优化.pdfVIP

第6卷第4期 南通航运职业技术学院学报 V01．6 No．4 2007年l2月 JOURNAL OF NANTONG V0C加 0NALTECHNICAL SHIPPING COLLEGE Dec．20o7 1 50 000DWT油船中剖面结构优化 杨海燕 (南通航运职业技术学院 船舶工程系，江苏 南通 226010) 摘 要：文章针对150 000DWT苏伊士原油船，按专家经验和结构优化相结合的原则，用ANSYS软件进行实体建模、 划分网格，然后查取DNV规范的有关章节，提取公式，最后得出两种典型、危~--Y-zLT的载荷分布情况，将载荷加在实体模 型上，用ANSYS软件特有的优化选项进行优化，迅速获得较优而实用的中剖面结构。 关键词：150000DWT苏伊士原油船；结构优化；实体模型；中剖面结构 中图分类号：U663 文献标识码：A 文章编号：1671·9891(2007)04—0084·04 0 引言 有限元法，也称有限单元法或有限元素法，基本思想是将求解区域离散为一个有限个、且按一定方式相 互连接在一起的单元的组合体。以ANSYS为代表的有限元分析软件具有以下优点：减少设计成本；缩短设 计和分析的循环周期；增加产品和工程的可靠性；采用优化设计，降低材料的消耗和成本；在产品制造或工程 施工前预先发现潜在的问题；可以进行模拟实验分析；进行机械事故分析，查找事故原因。以下结合母型船， 应用ANSYS软件进行结构优化。【l 1 船模介绍 1．1母型船概述 本文以15万吨苏伊士最大型油船为设计基础，大型油船为了防止和减少油船搁浅或碰撞引起的油污 染，其船型为在货油舱区域、双层底、双甲板、双舷侧结构均为纵骨架式，首、尾、机舱区为横骨架式，设一道中 心纵舱壁和8道油密横舱壁，将整个油舱分成12个货油舱和两个污油水舱，每个货油舱长为28．8m，双层底 高度为2．5m。本船设有连续甲板，无艏楼，带有球鼻首；舷侧、船底板、货舱区为双壳体。船体材料全部采用普 通碳素钢。 1．2 母型船主尺度： 船长L=270m，设计船长 260m，船宽B=44．6m，型深D=24．2m，设计吃水T=16．1m，结构吃水T 17．5m，设计重量abt=130 O00t，结构重量abtl=149 O00t，方形系数C：0．8m，梁拱C =0．8m。 2 优化理论翻 最优化问题的数学模型由三大要素构成，分别是设计变量、目标函数、设计约束。数学模型建立起来之 后，可用不同的方法对该数学模型进行评价，如采用编程的方法，也可采用大型的计算机软件进行优化。 2．1 设计变量 任何一个设计方案一般都是由若干个设计变量所决定的，以设计变量为坐标轴所构成的空间称为设计 空间。一般情况下，设计变量的个数就是设计空间的维数。 2．2 约束条件 在结构设计中，变量不仅在规定的范围内取值，且各变量之间还必须满足一定的关系，所以n维空间是 所有方案的集合，并不完全被实际问题所接受。设计变鼍的取值是要受到某些条件限制的，这些限制统称为 牧稿日期：2007--09—20 作者简介：杨海燕(1981一 )，女，江苏南通人，南通航运职业技术学院船舶工程系助教，硕士生。 第4期 杨海燕：150 000DWT油船中剖面结构优化 设计约束。约束一般可以表示为变量的不等式约束函数和等式约束函数。 2．3 目标函数 在实际问题中，优化的目标函数有两种表述形式：目标函数的极小化和目标函数的极大化即Min．f()()或 Max．f(X)。一般情况下，目标函数值越小，设计方案就越优。此次我们优化目标就是使150000吨油船横向结 构重量最小，只追求重量最轻这一个目标，是单目标函数。 2．4 优化设计的数学模型 优化设计的任务就是在可行区域内找到一个点，使目标函数值最小。因此优化设计可作如下数学描述： 寻找X=( l， 2，…， ) 值得 八 )mln 并满足gf( ) 0 i=1，2，…， 以上就是优化设计的数学模型。由此可见，优化设计在数学上来说，就是在R这个闭集合上求目标函数 f(X)的极值问题，也就是个有约束的极值问题。 3 用ANSYS软件