船舶首部结构优化设计
船舶结构设计中的优化方法研究
船舶结构设计中的优化方法研究1.材料优化：船舶结构设计中，材料的选择对于船舶的性能和成本有重要影响。
材料的优化方法主要包括研究不同材料的力学性能和耐久性能，针对具体的船舶类型和使用环境，选择最合适的材料。
例如，高强度钢材可以减轻船体重量，提高载重能力；复合材料可以提供良好的耐腐蚀性能等。
2.结构拓扑优化：结构拓扑优化是一种基于数学优化方法的设计方法，通过改变船舶结构的形状和布局，以达到减轻船体重量、提高结构刚度和减小船舶的阻力等目标。
这种优化方法可以通过数学模型和计算机软件来实现，能够在保证结构安全性的前提下，有效优化船舶结构。
3.结构刚度优化：结构刚度是船舶结构设计的重要指标之一、通过优化结构的刚度，可以提高船舶的稳定性和航行性能。
采用结构刚度优化方法，可以通过改变构件的尺寸和形状，来调整船舶结构的刚度。
此外，通过选择合适的支承结构和刚度分布，也可以实现结构刚度的优化。
4.结构疲劳寿命优化：船舶在长期使用的过程中，会受到疲劳破坏的影响。
结构疲劳寿命优化方法主要包括研究结构的疲劳损伤机理、确定结构的疲劳荷载谱以及预测结构的疲劳寿命等。
通过优化结构的设计和材料的选择，可以提高船舶的疲劳寿命，同时减少结构检测和维护的成本。
5.结构安全优化：船舶结构的安全性是设计中的重要考虑因素之一、结构安全优化方法主要包括研究结构的极限状态和破坏机制，通过合理的结构布局、加强关键部位的结构和采用合适的结构连接方式等手段，提高船舶结构的安全性。
总之，船舶结构设计优化方法是为了提高船舶性能和降低成本而进行的研究。
这些方法可以通过数学模型、计算机软件和实验手段来实现。
然而，每种方法都有其优缺点，需要根据具体情况选择最合适的方法。
此外，船舶结构设计的优化是一个复杂的过程，需要综合考虑结构的力学性能、材料的性能、船舶的使用环境和要求等因素，以实现最佳的设计效果。
集装箱船总体设计中的船舶船首设计优化
集装箱船总体设计中的船舶船首设计优化在集装箱船总体设计中，船舶船首的设计优化是至关重要的一环。
船首设计的合理与否直接关系到船舶的航行性能、燃油消耗以及安全性等诸多方面。
本文将从设计优化的角度，探讨集装箱船总体设计中船首设计的重要性，并就如何进行船首设计优化进行深入分析。
首先，船舶船首的设计优化对航行性能有着重要影响。
船首的形状和曲线直接决定了船舶在水中的阻力大小，进而影响了船舶的航行速度和稳定性。
一个良好设计的船首能够减小水阻，提高航行速度，降低能源消耗，从而达到节能减排的效果。
因此，在集装箱船总体设计中，通过对船首的形状、倾斜度、曲线等方面进行优化，可以有效提升船舶的航行性能。
其次，船首设计的优化还关系到船舶的燃油消耗。
随着航运行业的发展，节能减排已经成为了船舶设计的重要考量因素之一。
而船首作为船舶的前端，直接影响了船舶在航行中的阻力大小。
通过优化船首的设计，减小船舶的水动力阻力，可以有效降低船舶在航行中的燃油消耗，达到节能减排的目的。
最后，船首设计的优化对船舶的安全性也具有重要意义。
船首的设计不仅影响了船舶的航行性能和燃油消耗，还直接关系到船舶的稳定性和抗风浪能力。
一个合理设计的船首能够减小船舶在恶劣海况下的受力，提高船舶的稳定性和安全性，保障船员和货物的安全。
因此，在集装箱船总体设计中，船首设计的优化是确保船舶安全航行的重要保障。
综上所述，集装箱船总体设计中船首设计的优化至关重要。
通过优化船首的形状、倾斜度、曲线等方面，可以提高船舶的航行性能，降低燃油消耗，提升船舶的安全性，实现节能减排的目标。
因此，在集装箱船总体设计中，应当充分重视船首设计的优化，为船舶的安全航行和经济运营提供有力保障。
船舶结构设计中的载荷分析与优化设计
船舶结构设计中的载荷分析与优化设计一、背景船舶是作为海上运输工具的承载体，需要在水下和水上生活环境中保持稳定的船体结构，以保证航行的安全和船舶的寿命。
因此，船舶结构设计中的载荷分析和优化设计显得尤为重要。
二、载荷分析船舶的载荷通常包括静载荷和动载荷两种。
静载荷主要指船舶自身的重量和货物的重量等固定载荷，而动载荷则包括波浪、风力、液压力等变化的载荷。
载荷分析的主要目的是确定船体结构的承受力和稳定性，以满足航行的要求。
1.静载荷分析静载荷分析是在船舶设计初期进行的，其主要目的是确定船舶自身的重量和船载荷的分布情况，以确定船舶的稳定性和航行性能。
静载荷主要包括以下几个方面的分析：（1）船舶自重分析：船舶的自重主要由船体结构、舱壳、船舱设备等组成。
通过计算这些结构的重量、体积，可以确定船舶自重的分布情况。
（2）货物重量分析：船载货物的种类、数量、重量等都会对船舶的稳定性和承受力产生影响。
因此在设计船舶时需要对各类货物的重量进行分析。
（3）油料重量分析：油料是船舶的重要能源，而不同的油料种类和数量会对船舶的重心位置产生巨大差异。
因此，设计船舶时需要对油料的种类、数量及其分布进行分析。
（4）悬挂件分析：不同的吊装设备会对船舶的结构和稳定性产生巨大影响。
因此，在设计船舶时也需要对悬挂件的种类、数量及其分布进行分析。
2.动载荷分析动载荷分析的目的是为设计师提供关于特定航行条件下船舶如何承受变化载荷的数据。
在船舶设计中，最常见的两种动载荷是波浪和风力。
波浪造成的负荷通常被描述为与振动频率和波浪形状有关的未知变量，需要特殊的计算方法来确定。
同样，风力的大小和方向也会对船舶的承受力产生影响。
三、优化设计在载荷分析的基础上，优化设计可以有效提高船体的强度和航行性能。
优化设计主要涉及以下几个方面：1.结构设计优化结构设计优化是指通过充分考虑船舶载荷情况来改变船体结构形式和尺寸，以达到船体强度和稳定性的最优结果。
2.材料选择优化材料选择优化最终目的是选择最经济、最适合船舶的材料，以满足船体结构的要求。
试析船舶结构设计方式及其优化
试析船舶结构设计方式及其优化船舶结构设计方式及其优化主要涉及船舶的结构设计原理和方法，以及通过优化设计提高船舶结构的安全性、寿命和性能等方面的问题。
船舶结构设计方式可以分为传统设计方法和现代设计方法两种。
传统设计方法主要是基于经验和试错的方法，通过参考以往的经验和实践，来设计出合适的船舶结构。
这种方法在船舶设计领域有着长期的应用和积累，可以快速有效地完成船舶结构设计。
然而，传统设计方法存在一些问题，比如设计流程复杂、效率低下，无法全面考虑到各种复杂的力学和环境因素对船舶结构的影响等。
现代设计方法则主要依靠计算机辅助设计软件（CAD）和有限元分析软件（FEA）等工具，以数值模拟和优化算法为基础，通过数学模型和仿真实验，来进行船舶结构设计和优化。
现代设计方法具有较高的精度和效率，并可以全面考虑到各种因素对船舶结构的影响。
此外，现代设计方法还可以进行多目标优化，综合考虑结构的轻量化、强度、舒适性、节能性等多个指标，并找到最佳的设计方案。
船舶结构的优化设计主要包括以下几个方面：1.结构轻量化：通过降低结构的重量来提高船舶的载重能力和性能。
轻量化设计可以从材料的选择、结构的布局和形式等方面入手，通过优化设计减少结构的重量，同时确保结构的强度和刚性满足要求。
2.结构强度优化：通过合理的结构布局、合理的材料选择和合理的结构设计等方式，提高船舶结构的抗弯、抗扭和抗疲劳等强度指标，以增强船舶的结构安全性和耐久性。
3.结构舒适性优化：船舶结构舒适性是指减小船舶在航行过程中受到的振动和噪声等不良影响的能力。
通过优化设计船舶的结构材料、结构布局和减振措施等，可以降低船舶的振动和噪声水平，提高船员和乘客的舒适性。
4.结构节能优化：船舶的结构设计也可以影响船舶的能源消耗和航行性能。
通过优化船舶的流线型、减少阻力、提高推进效率等，可以降低船舶的能耗，提高船舶的航行速度和经济性。
综上所述，船舶结构设计方式及其优化是为了提高船舶的安全性、寿命和性能等方面的问题进行研究和实践的重要领域。
船舶结构优化的基本要求与设计方法
船舶结构优化的基本要求与设计方法摘要：船舶结构升级的目的是为了确保船舶的物理性能，降低边际效益，提高应用性能，提高使用性能。
起重原理是找到结构尺寸和结构更匹配的布置。
边际效益的降低并不是为了以劣代优，而是为了寻找一种更合适的以经济价格替代结构性条款的方法。
优化目标是在保证原有优势的前提下，提高船舶结构的刚度和强度，保证其可靠性，保证工作频率。
将计算机分析与仿真相结合的方法应用于船舶结构的优化设计中，改进后的外观效果将是原来的一半，而且是原来的两倍。
人工智能数据管理系统的技术集成已应用于船舶智能结构设计，取得了重大突破。
关键词：船舶结构优化；基本要求；设计方法1船舶结构优化的基本要求船舶结构升级必须考虑应用要求。
同时，应在确保船舶安全运行的前提下，对船舶外观进行相应的设计和装饰。
对于船舶航行，首先要保证的是安全系数。
因此，在吊装船舶结构时，必须保证其结构的稳定性，以满足结构力学的基本原理。
此外，还需要全面解读船舶航行的自然环境，考虑航行中的水文、水利、温度等因素，确保能够有效应对航行中的恶劣环境。
在船舶结构升级过程中，必须进行系统的考虑，以确保结构的合理化。
船舶结构稳定，设计过程中必须采用先进技术；此外，在船舶生产过程中，必须确保船舶的原材料符合要求。
例如，只有为生产船舶而选择的板材必须满足船舶的弯曲要求，并确保厚度合适。
不允许选择质量不合格的原材料，以过度操纵成本。
在船舶结构升级过程中，解决方案设计的视角备受关注，同时也被纳入参考体系。
对于主甲板、船体等部件的设计，必须根据具体的安装要求进行有效的设计，以确保有货运人员和足够的室内空间。
此外，还需要高度重视船舶的舒适性和安全性。
2船舶结构优化设计中的关键环节2.1纵横向构件为了保证船舶结构的抗压强度和刚度，顶罐、底罐等部位将采用高强度箱三角结构，双底结构设计方案能够满足船舶结构抗压强度的要求。
对于单壳船，有必要重点关注布局优化设计等方面。
大多数船舶在双层底层结构中选择纵向框架式总体设计方案。
船舶首部结构优化设计
按公式 (2) 进行了列表计算并根据计算
得出的 Z 值选取型材 ,整理得到表 1。
表 1 纵骨架式首部纵骨模数与实取型材
模数Βιβλιοθήκη 名称位置 (肋位) Z(cm2)
实取构件 (型材)
SL - 2A FR177 - FR179 223 L200 ×90 ×8/ 14 (Z = 331)
水线
SL - 3 FR149 - FR153 223 L2000 ×90 ×8/ 14 (Z = 331)
(cm3 )
规格
首 1015 平台至 FR172 - FR179 238513
15 ×460
尖 上甲板
18 ×190
舱 1015 以下 FR172 - FR179 788133 L350 ×90 ×11/ 70
上甲板至主甲板 深
舱 上甲板至深舱顶
FR158 - FR172 FR158 - FR172
件则是按局部强度来设计 。当前船舶结构优 化设计 (不管是按规范进行设计 ,还是进行三 维有限元计算分析) , 它是以规格书 、规范及 强度 (刚度) 标准为约束条件 , 以结构重量最 小 (或造价最低) 为目标 ,在首先确定某一种 结构形式下 ,把构件的尺寸当作为设计变量 , 然后去寻找一组尽可能小的船体构件之尺 寸 ,以达到船体结构重量最轻 (造价最低) 的 目的 。也就是把结构优化设计的数学命题为 : 求解结构重量 (造价) 为最小的目标函数极 值 ;把构件的尺寸 (如纵骨 、纵桁 、外板 、甲板 等) 当作设计变量 ,而把结构形式仅仅是当作 设计参数 (先确定了一种的结构形式) 去进行 优化设计工作 。现在 ,我们所研究的船首区域 结构优化设计的着眼点 ,不仅把构件尺寸当 作设计变量 ,而且把结构形式亦作为设计变 量加于研究 ,研究船首部区域采用什么样的 结构形式 ,才能使结构重量最轻 。根据优化设 计的广义的定义 ,只要有不同的方案存在 ,就 存在着优化问题 。我们以一艘最近在广船国 际设计与建造的滚装船为对象 ,分别按《规 范》设计成两种不同的结构形式 ———纵骨架 式与横骨架式 ,然后 ,对这两个不同的方案进 行比较 ,以达到首部区域结构优化的目的 。另 外 ,我们不仅把重量 (造价) 最小作为优化设 计的目标 ,而且把船舶的寿命最长 (最不易锈 蚀) 亦作为优化设计的目标函数 (目的) 来研 究 。分析船舶的锈蚀与结构的强度的关系 ,扩 大优化设计的目标函数的研究范围(锈蚀) , 增加设计变量的种类 (骨架形式) ,把船首部 的锈蚀与球鼻首的造型及首部的结构强度结 合起来分析研究 。
船舶工程中的船体结构优化设计指南
船舶工程中的船体结构优化设计指南船体结构在船舶工程中起着至关重要的作用。
它不仅为船舶提供了必要的稳定性和强度，还承载着各种载荷和海况条件下的振动和荷载。
为了确保船舶的安全性、可靠性和经济性，船体结构的优化设计非常关键。
本文将介绍船舶工程中船体结构优化设计的指南，以帮助设计师更好地完成其工作。
首先，船体结构优化设计中需要考虑船舶的运营需求。
船舶的用途和运营条件将决定船体结构的设计要求。
例如，不同类型的船舶可能需要不同的甲板布置、侧壁高度和舱室排列等。
因此，在开始优化设计之前，设计师需要与船主和操作人员充分沟通，了解他们的需求和运营要求。
其次，船体结构优化设计需要考虑船舶的稳定性和强度。
船体的稳定性是指船舶在水中保持平衡的能力，而强度则是指船体能够承受各种荷载和环境条件的能力。
在进行船体结构的优化设计时，设计师需要确保船体的重心位置合理，以提高船体的稳定性。
此外，设计师还需要根据船舶的载荷情况和运营环境，选择合适的材料和结构形式，以提高船体的强度。
第三，船体结构优化设计还需要考虑船舶的航行性能。
船体结构的优化设计应该能够提高船舶的航速和航行稳定性。
在设计过程中，设计师可以通过减少船体的阻力，改善船舶的航行性能。
船体的减阻设计可以通过优化船体的外形、减少船体的湿表面积和优化船舶的尾流等方式来实现。
第四，船体结构优化设计还需要考虑船体的可维修性和可维护性。
船舶在使用过程中，可能会受到各种外部因素的影响，例如碰撞、腐蚀等。
因此，在船体结构的优化设计中，设计师需要考虑船体的维修成本和维护难度。
船体结构的设计应该便于维修和维护，以降低维修成本和提高船舶的可靠性。
最后，船体结构优化设计还需要考虑船舶的经济性。
经济性包括船体结构的造价和船舶的燃料消耗等方面。
在设计过程中，设计师应该根据船舶的经营需求和预算限制，选择合适的船体结构形式和材料，以达到经济性的要求。
总之，船舶工程中船体结构的优化设计是一项关键任务。
设计师需要考虑船舶的运营需求、稳定性和强度、航行性能、可维修性和可维护性以及经济性等多个方面。
船舶结构强度分析及优化设计
船舶结构强度分析及优化设计船舶，是沉浸在海洋中的移动性建筑物，其结构强度的分析和优化设计是保证其安全性的关键。
本文将从船舶结构的发展历程、强度分析的步骤和方法、在优化设计中如何应用结构分析等方面进行探讨。
一、船舶结构的发展历程船舶结构的发展历程可以追溯到古代文明时期，中国南方古代船舶厂遗址就证明了古代船舶结构的科学性和技术精湛性。
随着人类的发展，航行时间、航行范围、航行速度等不断提高，船舶结构的强度需求也日益增加。
19世纪初期，船体主要采用木材构成，但当时的木制船只重心过高、抗风性能差、耐久性低等问题逐渐显现。
后来随着钢铁工业的发展，船舶材料演变为钢铁材料，这使得船舶的结构强度得到了极大的提高。
二、船舶结构的强度分析步骤和方法船舶结构的强度分析步骤主要包括载荷计算、结构计算和校核分析。
其中载荷计算是指对船舶在不同航行状态中的外力进行计算，如风力、水力、波浪力、排水力等等，这些外力将对船舶结构产生巨大的影响。
结构计算是指对船舶的各个部分进行计算，如船体、主机房、上层建筑等，以确定各部位的受力情况。
校核分析是指对各个部分的受力情况进行评估和比对，使其满足船级社要求的规范和标准。
在强度分析中需要考虑到船舶腐蚀、疲劳损伤、开裂以及爆炸等突发情况的处理。
船舶结构的强度分析方法主要包括有限元法、有限差分法、刚度法、试验分析法等。
在其中有限元法是目前应用较为广泛的方法之一，其基本理论是将结构分割成若干小块，利用力学原理计算其各个分块的内应力和变形情况，以达到预判属于何种应力状态、哪些部位可能会产生破坏、哪些部位应当加强等目的。
三、在优化设计中如何应用结构分析船舶的优化设计除了要符合船级社的规范以外，还需要考虑到航行稳定性、运载能力、动力性能等方面。
在结构分析中，可以通过对各个部位的分析、对各种力的分析以及应力应变的估算等一系列操作，确定不同材料的使用范围、决策载货量和速度等。
在优化设计中，还需要结合人工智能等技术，进行复杂的数据计算和分析。
船舶结构优化设计及参数调整方案探讨
船舶结构优化设计及参数调整方案探讨随着航运行业的发展，船舶建造技术也不断更新升级，船舶结构优化设计成为了船舶行业发展的重要方向之一。
船舶结构设计方案的优化与参数的调整不仅关系到船舶的性能与经济效益，还关系到船舶的可靠性、安全性、舒适性等方面。
因此，如何进行船舶结构优化设计及参数调整方案的探讨，对于提高船舶整体性能、实现资源的最优化利用具有重要意义。
一、船舶结构优化设计船舶结构优化设计的目的是为了使船舶在满足运输任务要求的同时，最大程度地提高船舶的经济性、可靠性和舒适性。
船舶结构优化设计的具体流程包括船舶的理论结构分析、结构创新、参数优化调整等。
首先，船舶的理论结构分析是船舶结构设计的基础。
通过对船舶的特征、荷载及其组合、作用力和变形等进行分析，确定船舶结构的内在规律和特点。
接着，在此基础上进行结构创新，优化船舶结构的材料、造型、尺寸及布局方式等，达到减少重量、节能降耗、提高航行速度等效果。
最后，针对船舶结构创新后可能产生的问题，进行参数优化调整，比如在优化后重新调整船舶的操纵性、稳定性等参数，确定最优参数组合，使船舶结构更趋于完整。
二、参数调整方案的探讨船舶参数调整是指在保持船舶原有结构的条件下，对设备、航速、航向等运行参数进行调整，从而使其在各种条件下具有良好的性能。
船舶参数调整除了和船舶结构相互配合外，还需要考虑到航行安全、节能减排等要素。
1. 设备参数调整对于船舶的各项设备，通过技术手段和设备参数的调整，可以有效提高其工作效率和可靠性。
例如，在某些船舶上，根据不同航线和水域，需要对主机进行调整，例如调整轴功率、设计转速等参数，从而在保障船舶性能的前提下，实现节能减排的目的。
此外，在散货船的运输任务中，通过对驱动器、制冷器等设备的调整，可以实现货物的快速装卸，从而提高运输效率。
2. 航速和航向参数调整在船舶的航速和航向参数方面，也可以通过调整措施来优化船舶的性能。
例如，对于某些需要高速航行的船舶，可以采用增加主机功率、优化船型、使用滑翔液体等技术手段来提高航速；在保证安全的前提下，通过调整船舶的航向参数，如使用舯艏舵、微调螺旋桨叶片角等，来改善船舶的稳定性和操纵性。
关于船舶结构优化设计的方法及应用分析
关于船舶结构优化设计的方法及应用分析船舶结构设计一般都会由三个环节所组成，第一个环节是进行初步设计，是概述新船的大致轮廓，提出最佳的设计方案。
第二环节是详细设计，是在第一环节总体设计的基础上，对于船舶设计的局部细节进行更进一步的分析与探讨，针对设计中所出现的一些矛盾及问题提出解决措施，然后通过详细的计算和分析，确定船体的结构、材料强度、性能等相关标准与要求。
第三个环节是生产设计，不仅要反映施工工艺要求，还要反映组织建造的生产管理过程，在确定总的建造方针前提下，以详细设计图纸为依据，对之前未完善的问题进行进一步的改良和完善，实现船舶结构优化设计。
關键词：船舶结构；优化设计；方法应用1船舶结构设计理念建立合理的、科学的船舶结构设计理念，能够更好地促进船舶结构设计工作开展，能够对其整个工作质量的提升和优化起到重要的促进作用。
需要对船舶建造的总工作量予以充分认识。
船舶结构中的施工内容也必须予以充分而详尽的考虑，需要就其施工条件予以确认，并结合实际情况而制定出最佳的造船方案，同时还需要绘制出相应的图纸。
此外，还要注重管理人员的沟通和协调，强化整个工作的系统性。
2船舶设计特点2.1货舱开口相对较大为不断提升船舶装载能力，目前在进行船舶结构设计时甲板开口/船宽电压通常>80%，部分甚至达到了93.2%。
但是船舷的纵向甲板条狭窄化的问题依然没有得到有效解除，以导致船体总强度问题偏低的现实问题长期没有得到处理。
2.2航速相对较高相关资料记载，一般船舶的航速通常>24海里，采用相对较大的航速实现增强水动力对船体作用效果的目标。
尤其是首部结构，应对局部强度仔细校对与核实。
与此同时，大功率主机可诱导激振力的生成，此时船舶在设计与制造环节中对防振设计提出更加苛刻的规定。
2.3舱口变形量相对较大宽度与狭窄的甲板为纵向条，以致船体刚性明显被弱化，以致舱口变形量相应增加，进而影响船舶航行的稳定性，故此，后续在对结构在船体结构、舱口盖及绑扎桥的设计与制造过程中，需充分分析舱口大变形量对航速与安稳性产生的影响。
船舶船体结构设计强度计算结构优化和轻量化技术
船舶船体结构设计强度计算结构优化和轻量化技术船舶船体结构设计强度计算、结构优化和轻量化技术船舶船体结构的设计强度计算、结构优化和轻量化技术是船舶设计和建造中重要的环节，其目的是确保船体结构的安全可靠性以及提高船舶的性能和效率。
本文将介绍船舶船体结构设计强度计算的基本原理和方法，并以此为基础，阐述船舶结构优化和轻量化技术的应用。
一、船舶船体结构设计强度计算船舶船体结构设计强度计算是指通过力学分析和计算方法来评估船舶结构在各种载荷下的强度和稳定性。
其基本原理是根据船舶的使用条件和载荷特点，结合材料力学和结构力学的理论，采用经验公式和数值计算方法，对船体结构进行应力和变形分析。
在船舶结构设计中，常用的计算方法包括有限元法、有限差分法和边界元法等。
这些方法能够较为准确地计算出船体结构在不同载荷作用下的应力和变形情况，帮助设计师确定结构强度和刚度的合理值。
二、船舶船体结构优化技术船舶船体结构优化技术是指在已有的设计方案基础上，通过改变结构参数、材料选型和布局方式等手段，以达到最优结构设计的目的。
其核心原理是在保证船体强度和稳定性的前提下，尽量减少结构重量和降低建造成本。
常见的结构优化方法包括拓扑优化、形状优化和尺寸优化等。
拓扑优化主要是通过改变结构的布局方式和增减支撑件的数量来优化结构刚度和轻量化程度；形状优化则是通过改变结构的外形和截面形状来调整结构受力分布，提高其承载能力；尺寸优化是指通过调整结构的截面尺寸和材料厚度等参数，实现结构的最优设计。
结构优化技术的应用能够大幅度提高船体的结构强度和工作效率，并且减少材料的使用量和建造成本，对于船舶设计行业具有重要意义。
三、船舶船体轻量化技术船舶船体轻量化技术是指通过减少船体结构重量，提高船舶的载货能力和燃油效率，以及降低航行阻力和波浪影响等方法，实现船舶轻量化的目的。
船体轻量化技术的应用可以有效提高船舶的性能和经济效益。
在轻量化设计中，可以采用多种措施来降低船体结构重量。
船舶结构的优化设计与分析
船舶结构的优化设计与分析
船舶结构的优化设计与分析是指通过现代计算机辅助设计软件，对已有船舶结构进行优化和分析，使之达到更好的性能、更高的
效率和安全等目的。
优化设计的核心是对船舶整体结构进行优化，考虑各种情况下
的船舶力学性能以及其他方面的性能需求。
对于不同类型的船舶，其所需的船舶结构设计方案也会不同。
比如，对于运输类船舶来说，我们注重的是大载货量和运输能力，那么需要在保证良好的
航行性能的同时，考虑船体结构的强度和刚度；而对于游艇等高
档船舶来说，则需要考虑更多的设计审美和人性化的体验，如船
舱布局、舒适性等。
对于船舶的结构分析，主要是指对各个船体结构件进行不同负
载情况下的受力分析，如承载能力、疲劳性能、防波性能等。
相
对于优化设计来说，结构分析更注重船体结构的稳定性和可靠性，可以通过模拟计算，辅助船舶设计师提出更加合理的设计方案。
总的来说，船舶结构的优化设计与分析是一个较为复杂和系统
的项目，需要船舶设计专业人员和相应的工具和设备，才能达到
预期效果。
但是，随着科技的不断发展，使用先进工具对船舶进
行优化设计和分析，可以大大提高设计效率和设计质量。
船艏设计指南
船艏设计指南
1. 引言
船艏是船体最前端的部分,它的设计对船舶的航行性能、耐浪性能和船体外形美观等方面有着重要影响。
本指南旨在为船舶设计人员提供一些基本原则和建议,以优化船艏的设计。
2. 船艏的主要功能
2.1 减少船首波浪阻力
2.2 提高船舶的耐浪性能
2.3 改善船舶的操纵性能
2.4 增强船体结构强度
2.5 美化船体外形
3. 船艏设计原则
3.1 流线型
为了减小船首波浪阻力,船艏应采用流线型设计,使水流沿船体自然分离。
3.2 充分的储备浮力
为了提高耐浪性能,船艏应具有充足的储备浮力,以防止船首下沉。
3.3 适当的纵倾角
适当的纵倾角有助于改善船舶的操纵性能和减小波浪阻力。
3.4 结构强度
船艏是船体最薄弱的部位,需要加强结构设计以承受海浪和风浪的冲
击。
3.5 协调一致
船艏的设计应与整个船体外形协调一致,体现出整体的美学效果。
4. 船艏设计要点
4.1 船首斜度
4.2 垂直直线段长度
4.3 水线入射角
4.4 艏部体积
4.5 艏部结构布置
5. 常见船艏型式
5.1 直条型艏
5.2 圆头型艏
5.3 锥形艏
5.4 球形艏
6. 船艏优化设计方法
6.1 理论计算
6.2 模型试验
6.3 数值模拟
7. 总结
船艏的设计是一个系统工程,需要综合考虑多方面因素,权衡取舍。
本
指南概括了一些基本原则和要点,为船舶设计人员提供了参考依据。
随着计算机技术的发展,数值模拟等先进手段将为船艏优化设计提供有力支撑。
探讨船舶结构优化设计方法及应用
探讨船舶结构优化设计方法及应用摘要：船舶结构优化设计主要是指对船舶的整体结构进行优化，通过将各种先进的技术和设备应用到船舶设计中，为了能够对船体进行有效优化，必须要在满足船舶安全稳定运行以及环保要求的前提下，对各种参数进行合理设计。
基于此，本文简单讨论船舶结构优化设计方法，深入探讨应用措施，以供参考。
关键词：船舶结构；优化设计；结构优化前言：船舶结构优化设计是一项复杂的系统工程，涉及船舶的材料、强度、刚度、稳定性等多方面内容。
它既要满足船舶的使用要求，又要满足经济性、环保性等要求，同时还需要兼顾结构和功能的协调。
因此，如何优化船舶结构，使其在满足使用要求的同时达到最优性能指标是一个值得深入研究的课题。
1.船舶结构优化设计方法1.1有限元法有限元是一种计算方法，它的基本思想是通过离散，对所研究的对象建立数学模型，并利用数学模型进行分析计算。
在实际的工程应用中，有限元法通常被用于结构分析中的连续介质分析领域。
与连续介质分析相对应的是离散介质分析，实际上就是对连续介质进行离散化。
在实际应用中，有限元方法可分为两类：一类为有限元数值计算方法，另一类为有限元理论方法。
有限元法根据不同的用途可分为弹性结构分析和弹塑性结构分析两个方面。
弹性结构分析是指用来计算各种弹性问题的有限元数值计算方法，它可以通过一些基本微分方程，求出相应的解。
弹塑性结构计算则主要用于对具有一定载荷和约束的工程问题进行分析求解。
有限元法在船舶结构优化设计中有广泛应用，它具有以下几个方面的特点：建模简单，效率高，计算结果稳定，精度高，编程简单，便于工程应用。
1.2控制变量法控制变量法是一种十分有效的结构优化方法，它以船体结构重量为主要设计目标，通过控制变量（例如：舱室形状、尺寸、材料）来获得最优设计方案。
首先建立目标函数（质量和重量），然后通过控制变量来获得优化结果。
控制变量法的关键是合理选择优化参数。
对于船体结构优化设计而言，在满足规范要求的前提下，尽可能选择结构轻量化的结构设计参数，使优化后的结构重量最轻，对于船舶总布置设计而言，通常对结构重量的要求较低（例如：总纵强度、总横强度）。
船舶结构的强度设计及其结构优化
船舶结构的强度设计及其结构优化船舶是一种大型水上运输工具，由于需要在海洋等恶劣环境下运行，其结构强度尤为重要。
本文将介绍船舶结构的强度设计及其结构优化的相关内容。
一、船舶结构强度设计根据船舶所受力的不同分为船体结构和船载设备。
船体结构是船舶主要结构，其承载着风浪、海况、载货等各种横向、纵向应力。
船载设备则是指在船体上的各种设备，如主机、辅机等设备。
船载设备相对于船体结构，受到的力相对较小。
根据船舶的功能、载重量、运行区域、船型、设计标准等多种因素进行强度设计。
船舶强度设计主要包括100%载荷和不同载荷情况下的计算。
在100%载荷下，对船体结构进行强度计算，以满足各项强度要求。
在不同载荷情况下，则需对船体结构进行振动、疲劳、可靠性和船体姿态改变等计算，以保证船舶在不同工况下的安全运行。
设计过程中，需考虑船体形状及各部件的安装位置、可操作性、可维修性和预防腐蚀等问题。
船舶的强度设计需考虑的因素很多，且相互关联，如何将各项要素综合考虑成为造船工程师需要解决的难题。
二、船舶结构的优化船舶结构优化可以通过多种方式实现，例如运用新材料、优化船体形状结构、调整特定部位厚度等。
以下是几种常用的优化方法：1. 借鉴飞机结构设计思想：飞机航空工业中有很多先进的设计思想值得借鉴。
通过改进船体结构，设计出更加轻量化的船舶，降低船舶自重，提高承载能力。
2. 运用新材料：随着科技的不断进步，新材料不断涌现，如高强度钢材、复合材料等。
运用这些材料可以在保证强度的同时实现减重和减少船舶阻力等目标。
3. 优化船体结构：在船体结构中采用优化的强度计算方法，提高船体抗弯、抗扭和抗压强度，从而实现船体结构整体优化。
4. 针对特定部位进行厚度调整：通过电子计算机模拟，确定船舶特定部位，特别是吃水线以上部位的结构大小，对其进行厚度调整，从而实现船体结构置换和优化。
在实际应用中，可以通过不同方法的结合来完成船舶结构的优化。
例如，通过采用新材料，可以制造更轻量化的船舶，然后在船体结构上进行进一步优化。
船舶焊接与结构设计优化
船舶焊接与结构设计优化船舶作为海上交通工具，其承载能力和安全性能都是至关重要的。
而船舶的结构设计和焊接工艺决定了其性能和使用寿命。
对船舶焊接与结构设计进行优化，可以提高船舶的载重能力、减轻自重、降低燃油消耗、延长使用寿命，从而提高船舶的经济性和安全性。
本文将结合船舶结构设计和焊接工艺两个方面，分析船舶焊接与结构设计的优化方法及意义。
一、船舶结构设计优化1. 结构设计优化的意义船舶结构设计的优化意味着通过科学的方法和理论分析，使船舶在载重能力、自重、航行性能、燃油消耗、稳定性、舒适性等方面达到最佳状态。
结构设计优化不仅可以降低船舶的建造成本，还可以提高其使用性能和经济性。
通过结构设计优化，可以使船舶在满足强度、刚度、稳定性等基本要求的最大限度地减轻船舶的自重，提高其载重能力和航行性能。
（1）材料选型优化：船舶的结构材料选型是影响船舶自重和强度的关键因素。
合理选择轻量化和高强度的材料，如高强度钢、铝合金等，可以有效减轻船舶自重，提高载重能力。
（2）结构布局优化：船舶结构布局对载重能力和船体自重有着重要影响。
通过合理布局船体结构，可以最大限度地提高船舶的载重能力，同时减少不必要的船体自重，提高航行性能。
（3）强度分析优化：利用有限元分析等先进技术，对船舶结构进行强度分析，找出结构的薄弱环节，进行局部加强设计，提高船舶的整体强度和稳定性。
二、船舶焊接工艺优化1. 焊接工艺的意义船舶的焊接工艺直接影响着船舶的结构强度和船体性能。
良好的焊接工艺可以保证船舶结构的牢固性和密封性，延长船舶的使用寿命，提高其抗风浪和外部压力的能力。
焊接工艺的优化也可以降低船舶的建造成本，减轻船体自重，提高航行性能和燃油消耗率。
（1）焊接材料选用优化：选择合适的焊接材料对于船舶的焊接质量和性能至关重要。
优化选择焊接材料，既要考虑材料的焊接性能，又要考虑其对船舶整体性能的影响，如强度、抗腐蚀性等。
（2）焊接工艺控制优化：应用先进的焊接设备和自动化焊接技术，控制焊接参数和过程，提高焊接质量和效率，减少人为因素对焊接质量的影响。
船舶船体结构的刚度分析与优化设计
船舶船体结构的刚度分析与优化设计船舶是海上运输的主要工具，不仅在军事、工业、资源和旅游等领域中发挥了重要作用，同时也成为国家经济的重要组成部分。
在船舶设计和制造过程中，船体结构的刚度是一个非常重要的因素。
船体结构的刚度对船舶的振动响应和船舶的航行稳定性有着重要的影响。
因此，对船舶船体结构的刚度分析和优化设计变得至关重要。
一、船舶结构刚度的基本概念船舶结构刚度是指船体和机械设备的结构在受力过程中所表现的抗弯扭刚度和抗变形能力。
刚度概念涉及到力学和材料科学的知识，这是船舶结构设计不可缺少的基础。
二、船舶结构刚度的分析船舶结构刚度的分析需要考虑以下几个方面的因素：1. 船舶的使用方式船舶的使用方式决定了船舶所处的海况以及船舶在运行过程中所受的力的种类和强度。
因此，船舶使用方式将对船体结构刚度的分析产生直接影响。
2. 船舶的结构形态船舶结构形态是指船舶船体的造型和使用材料，包括船型、段划、超结构、舾装等。
在进行船舶结构刚度分析时，需要充分考虑船体的结构形态对船舶刚度的影响。
3. 结构材料的特性结构材料的特性是决定船舶结构刚度的关键因素之一。
船舶结构所使用的材料会影响船体的强度、硬度、韧性、脆性等。
4. 船舶的制造工艺船舶结构的制造工艺也会对船舶结构刚度的分析产生影响。
通过不断优化改进制造工艺，可以提高船舶结构的刚度和耐用性。
三、船舶结构刚度优化设计船舶结构刚度优化设计是为了提高船体的抗弯扭刚度和抗变形能力，从而保障船舶的航行安全和性能。
优化设计的重点通常在于以下几个方面：1. 优化船舶的结构形态通过对船舶的结构形态进行优化设计，可以使船舶结构在受力时能更好地发挥其抗弯扭刚度和抗变形能力，提高船体的整体刚度。
2. 优化船舶结构的材料和制造工艺对船舶结构的材料和制造工艺进行优化设计，可以有效提高船体结构的强度和刚度。
3. 加强船舶结构的连接船舶结构的连接处是船舶结构中的关键部位之一。
通过加强连接处的结构设计，可以提高其整体的刚度和稳定性，从而更好地保障船舶的航行安全。
船舶结构强度分析及设计优化
船舶结构强度分析及设计优化首先，对于船舶结构的强度分析，可以采用有限元法来进行模拟计算。
有限元法是一种将复杂结构分割成若干有限单元，并在每个单元内进行力学分析的方法。
通过数值计算，可以得到每个单元的应力、应变及变形等结果，从而进一步得到整个船体结构的强度情况。
在进行有限元分析时，需要考虑各种工况下的载荷作用，包括静态荷载、动态荷载、水流荷载以及海浪荷载等。
同时，还需考虑材料的强度和疲劳寿命等因素，以保证船舶结构在使用寿命内不会发生破坏。
其次，船舶结构的设计优化是指在满足强度要求的前提下，通过优化设计，使船舶的结构更加轻量化和高效化。
优化设计可以采用多目标优化方法，将结构的重量和成本等指标作为目标函数，建立优化模型。
通过改变结构的几何形状、材料的选择、构件的布局等，来寻求最佳的设计方案。
在进行优化设计时，需要考虑多种约束条件，如强度、稳定性、可靠性、制造工艺等，以及几何形状的限制等。
通过不断的迭代计算和优化过程，最终得到满足要求的最优设计方案。
船舶结构强度分析及设计优化的好处是多方面的。
首先，通过强度分析，可以确保船舶在各种工况下具有足够的强度和稳定性，从而提高船舶的安全性和可靠性。
其次，通过设计优化，可以降低船舶的结构重量和成本，提高船舶的经济性和运营效益。
此外，强度分析和设计优化还可以为后续的船舶改进和性能提升提供基础。
总之，船舶结构强度分析及设计优化是一项重要且复杂的工作，它需要运用数值模拟和优化方法来对船舶结构进行分析和设计，以满足强度要求、提高经济性和安全性。
这是一个综合性的工程，需要考虑多个因素和约束条件，并进行多方面的优化和验证。
只有通过系统的、科学的分析和设计，才能够使船舶结构更加安全、经济和可靠。
船舶船体结构设计的最新趋势与优化方案
船舶船体结构设计的最新趋势与优化方案近年来，船舶船体结构设计一直受到广泛关注。
随着科技的发展和需求的变化，船舶船体设计不断迎接新的挑战，并不断优化方案。
本文将介绍船舶船体结构设计的最新趋势，并提出一些优化方案。
1. 轻量化设计轻量化设计是当前船舶船体结构设计的重要趋势之一。
通过采用新材料和新技术，减少船体自重可以提高船舶的载重能力和燃油效率。
例如，船舶船体可以采用高强度钢材代替传统材料，或者采用复合材料来替代部分船体结构。
同时，借助先进的结构分析和仿真软件，可以更准确地评估结构的强度和刚度，进一步减少结构重量。
2. 多功能化设计多功能化设计是船舶船体结构设计的另一个重要趋势。
为了适应不同的运输需求和市场需求，船舶的船体结构需要具备灵活性和多功能性。
例如，船舶可以设计成能够适应不同货物类型和尺寸的货舱结构，以提高运输效率。
同时，船舶船体的设计也需要考虑到未来的可持续性需求，例如安装绿色能源装置或水净化设备等。
3. 数字化设计与优化随着数字化技术的发展，船舶船体结构设计也逐渐实现数字化设计与优化。
通过使用CAD（计算机辅助设计）和CAM（计算机辅助制造）等软件工具，设计师可以更快速、精确地绘制船舶的船体结构。
此外，借助模拟和优化软件，可以对不同结构方案进行仿真和评估，以找到最优解。
数字化设计与优化可以大大提高设计效率和准确性。
4. 抗风浪设计船舶航行过程中会遇到不同的气候和海况，如强风和大浪等。
因此，船舶船体结构的抗风浪设计也成为当前的研究热点之一。
通过合理设计船体的形状和结构，可以提高船舶的稳定性和航行性能，降低遇到恶劣气候时的风险。
例如，采用反凸船型、增加船体防浪板、改造船体船首等措施，都可以改善船舶的抗风浪能力。
5. 环保设计在当前环境保护和气候变化的背景下，船舶船体结构的环保设计也备受关注。
船舶的运输和航行过程中会排放废气和废水，这对海洋生态环境造成一定的污染。
因此，船舶船体结构设计需要考虑减少污染物排放的措施。
船舶结构优化的基本要求与设计方法
船舶结构优化的基本要求与设计方法摘要：在船舶行业的发展下，建造技术应用需要得到改善，其中结构设计作为基础环节，影响着建造效果。
为了提升船舶建造质量，应合理地运用设计方法进行优化。
在此过程中，一定要进行设计理念的创新、设计方法的创新以及设计模式的创新，并且关注船舶结构的整体设计与各处细节。
基于此，才能保障船体结构设计具有科学性、有效性及适用性，进而推动整个船舶制造产业的发展，实现船舶的安全稳定运行。
基于此，本文主要分析了船舶结构优化的基本要求与设计方法。
关键词：船体结构设计；基本要求；设计方法中图分类号：U662文献标识码：A引言船体结构每一个设计环节中的细节都与设计工作的效率与整体质量有着一定联系，而且设计细节的质量还会对船舶产品的质量产生直接的影响。
所以，需要对船体结构的设计进行一定程度的优化。
作为船体结构设计工作者，应当充分立足于这些不同的问题，更多地关注不同的设计细节，在创新设计理念、提升设计工艺的基础上，寻求更为高效和精准的问题解决方案。
1船舶结构优化设计概述船舶结构优化设计，是指根据设计要求，对船舶结构及各部分构造进行优化的设计过程。
在当前的船舶建造过程中，需要考虑其使用需求，结合实际影响来明确其性能要求，比如海浪冲击影响，应使船舶结构具有较高的强度，优化其性能。
船舶结构设计涉及较为复杂的内容，导致在进行设计的过程中无法直接开展试验，对此需要使用CAD和Ansys等技术手段来加以辅助，以实现对设计的优化。
借助有效的技术可使结构设计得到优化，并且满足仿真试验的需求，更好地发现设计中所存在的问题，使设计发挥出有效的作用。
2船舶结构优化的基本要求2.1前期设计对于船体结构设计来说，前期设计也就是初步设计，这一阶段主要围绕着规划方案展开，设计师要在较短的时间内掌握各种不同的技术标准，并且对这些技术标准进行全面的剖析，构建起合理的设计框架。
这样的阶段是极为重要的准备期，需要建立合理的预定目标，形成一个较为合理的预案，然后再按照各种规范要求去完成预算报告。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
罗展贤
戎嘉隆
(广船国际船舶设计室) (广州远洋运输公司船技处)
提 要 : 根据船舶使用周期不断缩短的 严重现象出发 , 提出在结构优化设计中应把 船体结构的骨架形式作为一个设计变量来加 以研究 , 作者分析了船舶的首部锈蚀与船舶 的结构形式 、首部的形状 (线型) 、构件的强度 等之间的关系 ;指出 :船壳出现“瘦马形”之地 段 ,都是锈蚀严重之地 ;内应力大 (或高应力) 的地方 ,其锈蚀就特别严重 ;产生集中应力的 构件必然会锈块斑斑 。
水线 FR156 - FR172 519 L250 ×90 ×11/ 16 (Z = 526)
FR173 - FR175 192 L200 ×90 ×8/ 14 (Z = 331)
SL - 7 FR149 - FR153 416 L250 ×90 ×9/ 15 (Z = 478)
水线 FR157 - FR168 470 L250 ×90 ×11/ 16 (Z = 526)
选择重量最小的结构形式 。
311 首部波浪冲击压力 ( PSL) 计算 根 据 DNV 规 范 第 三 篇 第 一 章 第 七 节
E300 ,首部受波浪冲击压力计算公式为 :
P SL = C( 212 × 115tanα) ( 014VsSinβ + 016L) 2( kn/ mm2) ……( 1)
187811
15 ×460
18 ×190
55114 L300 ×90 ×10/ 16
上甲板至主甲板 FR144 - FR158 136214
12 ×400
货
15 ×140
舱 主甲板以下 FR144 - FR158 147311
12 ×400
15 ×16
图 2 纵骨架式 (a) 与横骨架式 (b) 的外板展开及其结构布置示意图
我们将上述两种不同的结构形式 ( 纵骨 架和横骨架) 的构件重量进行计算并将其进 行比较见表 3。
பைடு நூலகம்
其中 :CW = 018611 ;
Vs = 1815 ;
d = 514 ;
c = 0118( CW - 015ho) ;
Cmax = 110 ; 对吃水 5m 至 12m 之间五条水线与首部
区域的肋骨 ( FR148 - FR181) 的相交点之中 ,
针对其中的 119 点的压力进行了列表计算 。
最后 ,我们根据计算所得的值设绘了波浪压
横骨架式首部区域的外板骨架 ,同样必 须能承受波浪冲击压力 ,舷侧肋骨必须满足 DNV 规范所规定的最小剖面模数 ;即肋骨的 剖面模数 Z 应不小于公式 (2) 所计算所得的 值 。不过 ,公式中的纵骨间距应改为主肋骨的 间距 ;纵骨的跨距改为主肋骨的跨距即 :
Z = ( 012 ×1 ×S ×PSL ×Wk) / f 1 ………( 2) 其中 : 1 ……为横肋骨跨距 ( m) ;
s ……为横肋骨间距 ( m) Wk - = 1 ……为腐蚀系数 ;
f 1 - = 1 ……为材料系数 PSL ……为首部波浪冲击压力 ( kn/ m2) 我们按公式 (2) 进行了列表计算 ,根据计 算的结果选取型材得表 2。
表 2 横骨架式首部肋骨模数及实取型材
舱
位
置
模数 实取型材
名 平台之间
肋位
的线形外飘角较大 ,而且航速较高 ,因此 ,首
部舷侧结构必须能承受波浪冲击压力的要
求 。当前 DNV 船级社及 LR 船级社对此都作
了明确的规定 ,必须对首部舷侧骨架与外板
进行强度校核 。
该船无需冰区加强 ,船首舷侧外板所受
的外载荷有 :舷外海水的静压力 、压载水舱
内的动压力和静压力 、波浪的冲击压力 。我
图 1 首部区域外板上的波浪压力分析
2 © 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
船舶首部结构优化设计
312 按纵骨架式进行设计 ———计算决定构 件尺寸
按 DNV 规范要求首部区域的纵骨 ,为了
2 首部区域结构化设计研究的着眼点
船舶的结构设计中 , 船舯 014L 范围内 的纵向构件是由总纵强度来决定 , 而首部区 域 (即由首垂线向尾 013L 船长范围内) 的构
《广船科技》2000 年第 4 期
1
© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
SL - 10 FR153 - FR156 247 L250 ×90 ×9/ 15 (Z = 478)
水线 FR164 - FR168 478 L250 ×90 ×9/ 15 (Z = 478)
SL - 12 FR156 - FR158 234 L250 ×90 ×11/ 16 (Z = 526)
水线
按公式 (2) 进行了列表计算并根据计算
得出的 Z 值选取型材 ,整理得到表 1。
表 1 纵骨架式首部纵骨模数与实取型材
模数
名称
位置 (肋位) Z(cm2)
实取构件 (型材)
SL - 2A FR177 - FR179 223 L200 ×90 ×8/ 14 (Z = 331)
水线
SL - 3 FR149 - FR153 223 L2000 ×90 ×8/ 14 (Z = 331)
当前在船舶的结构设计中 , 对船舶的部 区域已经采取了许多相应的加强措施 。各国 船级社的规范也特别规定了在首尖舱需设 置间距不大于 2m 的强胸横梁或间距不大于 215m 的平台 ;球鼻首内的前端需设置间距约 1m 水平隔板 ; 每隔 5 个肋位需设置强肋骨 ; 如果首部的宽度大于 015B 时 (B 为船宽) ,在 船体中心处还需设置制荡舱壁等 , 从而导致 目前设计的船舶首部区域的结构极为复杂 , 已成为船体建造中最难施工的区域之一 。然 而 , 我们为了解决首部区域出现的“瘦马形” 和首部区域的锈蚀问题 , 结构势必还要进行 加强 。因此 ,如何才能使首部区域的结构 ,设 计得最轻 , 且又不易生锈 , 以延长船舶使用 寿命之目的 , 已成为我们结构优化设计的研 究课题 。
件则是按局部强度来设计 。当前船舶结构优 化设计 (不管是按规范进行设计 ,还是进行三 维有限元计算分析) , 它是以规格书 、规范及 强度 (刚度) 标准为约束条件 , 以结构重量最 小 (或造价最低) 为目标 ,在首先确定某一种 结构形式下 ,把构件的尺寸当作为设计变量 , 然后去寻找一组尽可能小的船体构件之尺 寸 ,以达到船体结构重量最轻 (造价最低) 的 目的 。也就是把结构优化设计的数学命题为 : 求解结构重量 (造价) 为最小的目标函数极 值 ;把构件的尺寸 (如纵骨 、纵桁 、外板 、甲板 等) 当作设计变量 ,而把结构形式仅仅是当作 设计参数 (先确定了一种的结构形式) 去进行 优化设计工作 。现在 ,我们所研究的船首区域 结构优化设计的着眼点 ,不仅把构件尺寸当 作设计变量 ,而且把结构形式亦作为设计变 量加于研究 ,研究船首部区域采用什么样的 结构形式 ,才能使结构重量最轻 。根据优化设 计的广义的定义 ,只要有不同的方案存在 ,就 存在着优化问题 。我们以一艘最近在广船国 际设计与建造的滚装船为对象 ,分别按《规 范》设计成两种不同的结构形式 ———纵骨架 式与横骨架式 ,然后 ,对这两个不同的方案进 行比较 ,以达到首部区域结构优化的目的 。另 外 ,我们不仅把重量 (造价) 最小作为优化设 计的目标 ,而且把船舶的寿命最长 (最不易锈 蚀) 亦作为优化设计的目标函数 (目的) 来研 究 。分析船舶的锈蚀与结构的强度的关系 ,扩 大优化设计的目标函数的研究范围(锈蚀) , 增加设计变量的种类 (骨架形式) ,把船首部 的锈蚀与球鼻首的造型及首部的结构强度结 合起来分析研究 。
们对上述外载的计算结果进行了比较 ,得出
波浪的冲击压力为最甚 ,故我们首先按 DNV
规范计算舷侧处不同点所受的波浪冲击压
力 ( PSL) 。然后 ,根据各点的压力 ( PSL) 按纵骨 架与横骨架两种结构形式计算出构件所需
要的剖面模数 ,再根据计算所得的模数决定
构件尺寸的大小 ,最后 ,两者加于比较 ,从中
本文通过滚装船首部的纵骨架式和横骨 架式两种设计形式的比较 , 前者构件不仅轻 了 2814 % ,并能抵抗船首“瘦马形”的发生 。
关键词 : 船舶结构设计 结构优化设计 船舶锈蚀 船舶寿命
1 课题的提出
从航运部门对船舶使用情况的反映 , 首 部的外板常出现垂向“瘦马形”(永久变形) , 外壳和内部结构锈蚀特别严重 ;新船因腐蚀 , 导致使用年限不断缩短 ; 我们认为不管首部 结构所出现的变形 ,还是锈蚀现象 ,它都与作 用在船舶首部的外力有关 。船的首部不仅线 型变化大 , 而且所受的外载极为复杂 , 例如 : 在空船压载状态下航行 , 首部船底将受到海 浪的拍击 ,因此在船首底部外扳及其骨架(肋 板 、纵骨 、纵桁) 均需作特殊加强 。船舶往往 需要在冰带区航行 , 那怕是最低一级的冰区 加强 , 其首部区域的舷侧外板 (冰带区范围) 必须加厚 , 而且要在冰带区范围内增设中间 肋骨 (即在主肋骨之间需要增加一根肋骨称 中间肋骨或要求在纵骨与纵骨之间增加一根 纵骨称中间纵骨) 。如果首部线型外飘大或
表 1 列出了 5 条水线面在其不同的肋位 上所选择的纵骨的尺寸并标注在首部的外
展开图上得到了图 2 示意图 (a) 。它包括了首 尖舱区 、深水舱 、侧推舱和货舱区等 3 个范 围 。从图中可以看出 ,除极个别地方仍保留 横骨架形式 (首柱及其附近的非常狭窄的地
方) 外 ,其他地方均为纵骨架式 ,那些纵骨均 由强肋骨支持 ,强肋骨为每隔三挡肋位设置 , 纵骨间距一般为 760mm。 313 按横骨架式设计 ———计算和决定构件 尺寸