船舶结构优化设计方法及应用实践解析

船舶结构优化设计方法及应用实践解析
发表时间：2019-08-13T16:28:10.077Z 来源：《科学与技术》2019年第06期作者：魏栋赵锋马思聪[导读] 对船舶结构优化设计内涵以及船舶结构优化设计方法进行详细分析，其目的是研究出船舶结构优化设计方法应用途径。

摘要：在我国市场经济不断发展和进步的当下，我国船舶制造行业也得到了前所未有的发展和进步。

在科技技术进步的背景之下，我国船舶建造领域也面临着相对较大的挑战，这也对我国船舶制造质量提出了更高的要求。

如何在当前世界船舶制造行业不断发展和进步的当下，切实展现出我国船舶制造和设计的先进性科学性，已经成为我国当前船舶制造企业所面临的难题。

本文将针对船舶结构优化设计内
涵以及船舶结构优化设计方法进行详细分析，其目的是研究出船舶结构优化设计方法应用途径。

关键词：船舶；结构设计；设计方法
船舶结构优化设计最为重要目的便是寻求合适的结构形式和最佳的尺寸构建，切实有效强化船舶强度、稳定性、频率、刚度。

高质量的船舶自身具备科学性、力学性能、经济性能、使用性能和工艺性能。

随着我国计算机技术的发展和进步，促进了船舶结构优设计的现代化发展，我国船舶制造企业在借鉴他国先进经验的基础上，自身的船舶结构优化设计也取得了一定程度的进展。

本文将针对船舶结构优化设计方法以及运用实践进行详细分析。

1、船舶结构优化设计内涵概述
在信息化技术和计算机技术的推进之下，船舶结构设计工作也得到了前所未有的发展和进步，传播设计知识和技术也发生了转变。

无论使用何种船舶结构设计技术，其最为根本的目的便是确保船舶使用的安全性、便捷性、高效性，实现船舶运行的经济效益最大化【1】。

随着我国现代化科技技术的发展，各个领域都已经开展了信息化发展，在船舶制造领域来说，当前最大的设计意图便是在船舶制造当中融入先进技术手段，通过对船舶外形、大小等内容进行设计，在追求船舶重量与目标的基础上，满足当前信息化技术对船舶的要求，实现技术与精力形态的完美结合。

2、船舶结构优化设计方法
2.1、准则设计方法
准则设计方法主要是针对力学、工程学的基础上，针对船舶结构开展优化设计。

在满足力学和工程学的基础上，优化原本设计方案，选择出最佳设计方法。

在实际开展准则设计优化方法开展船舶结构设计时其优势显著，主要包含了以下几点内容。

其一，物理层作用更加清晰，便于更好开展船舶各相环节分析工作【2】。

其二，准则设计优化方法针对船舶结构设计各个环节计算较为简单清晰。

其三，在实际开展计算是，能够简化结构分析步骤。

其四，船舶结构设计计算时，收敛速度较快。

但是准则设计优化方法自身也存在一定程度缺陷，其结果可能并不是最后花，其收敛性也难以见证，并且在船舶结构设计优化过程中，需要工作人员结合实际情况开展统筹。

针对准则设计方法的缺陷进行优化看，一般会通过实践形状优化的手段开展优化，避免应力集中等诸多问题。

若力学模型当中所涉及到了巨大的变量，通过形状优化设计方式可以简化设计环节。

在当前船舶结构设计环节当中，一般常见的准则设计方法包含了位移准则法、能量准则法、满应力准则法等。

2.2、数学规划设计方法
随着船舶结构设计方法的不断进步，船舶设计专业对数学规划设计方法也开展了深入的规划与探究，并且针对数学规划设计方法提出了新的定义，为规范法驻入了新的活力。

在一般情况下使用的数学规划设计方法主要为单目标排序法、降维法、函数评价法等。

在实际开展设计的过程中，一般是将多个目标开展具体规范，简化单各目标的手段，科学合理的实现目标设计【3】。

数学规划设计方法所涉及到的内容非常广泛，自身具备一定程度的收敛性。

但是在实际开展数学规划设计的过程中也存在诸多缺陷。

例如，计算环境复杂、收敛消耗时间较长、计算存在隐性缺陷等诸多问题。

在开展数学规划设计方法优化的过程中，主要是在数学规划设计方法当中融入准则法优势，添加了力学特征，并完善了规范。

通过选取显示、导入倒数、制约功能、连接变量等诸多手段，切实有效增强了运算速度。

3、船舶结构优化设计方法应用实例
3.1、遗传模型优化设计方法
遗传模型是在数学模型变量属性基础上所衍生出来的内容，其主要的内容便是将结构优化划分为离散变量模型、连续变量模型、混合变量模型等内容。

在传统模型结构优化设计当中的不足之处，为此学者们开展了新算法研究，并结合船舶结构设计的相关内容，将生物进化知识融入其中，创新了遗传模型算法【4】。

在实验和分析当中发现，在优化之后的遗传模型当中，可以将之前的不足之处进行完善，通过目标函数的手段，及时完善了之前的不足。

工作由编码集完成，并通过二进制手段将相应的变量关系进行展现，切实解决在设计当中连续性与离散性问题。

通过对遗传模型优化设计方法的实践分析，在实际开展船舶结构设计时，遗传模型优化设计方法可以有效满足各种繁琐环境的设计需求，是船舶工程设计工作的革新之举。

3.2、智能型优化设计方法
在我国科技技术不断发展和进步的当下，船舶结构设计领域也积极的将信息化技术和创新科技技术融入其中。

在科技技术融入的基础上，从最基础的设计方式当中，结合实际情况科学合理开展创新技术融入，并通过数学规划方案手段，总结出最佳的设计方案。

例如，某船舶结构设计企业，通过智能型设计方法，在船舶结构设计当中融入了内部专家技术系统，切实在原本经典结构设计的基础上，融入了现代化人工智能技术，促进了船舶结构设计的现代发展。

据调查，在智能型优化设计方法当中，主要涉及到了连个层面的优化内容。

其一是神经网络设计法、其二是专业系统设计法。

随着我国现代科技技术不断发展和进步，智能型优化设计方法的优势将日渐凸显。

结束语
总而言之，船舶结构设计优化效率直接影响着我国船舶制造领域的进步和发展。

在实际开展船舶结构优化设计的过程中，应该切实的结合船舶制造的实际需求，制定出科学合理的船舶结构设计方法。

有针对性的针对船舶结构设计方法开展优化，切实满足当前船舶结构设计的需求，为我国航海事业的可持续发展打下良好基础技术保障。

【参考文献】
【1】高占锋. 船舶结构优化设计方法比较研究[J]. 中国水运, 2017(11):39-40.
【2】管官, 林焰, 纪卓尚. 基于知识的船体结构快速设计及优化[J]. 船舶力学, 2017(4).
【3】展春芽, 姚宝, 张俊, et al. 探讨船舶主体结构设计相关问题和应用分析[J]. 中国科技投资, 2017(1). 【4】李军. 基于EEDI计算与优化的大型船舶结构设计[J]. 舰船科学技术, 2017(16):1-3.。