蚁群算法在船体主要支撑构件优化设计中应用

王艳艳

【摘要】利用蚁群算法对大型油船中剖面主要支撑构件进行了以减轻结构重量为目标的结构优化设计。

【关键词】蚁群算法；大型油船；结构优化

1、前言

为满足国际原油贸易的需求，油船的重要性受到广泛关注，展开大型油船结构优化设计研究，对降低建造成本和提高船舶营运的经济性，具有较强的现实意义。船体结构优化问题的本质是离散域的组合优化问题，其目标函数和约束条件大都为复杂的多变量，传统优化方法很难得到最优结果。本文利用蚁群算法对大型油船中剖面主要支撑构件进行了以减轻结构重量为目标的结构优化设计研究。

2、建立计算模型

舱壁结构和壳体结构之间的纵向桁材和横向肋骨框架是支撑加劲板的主要支撑构件。由于纵向桁材和横向肋骨框架在受到横向载荷时，会产生一个复杂的结构形式，每一构件的变形只能通过数值方法，如有限元分析方法来描述。这种结构能够被建立成平面内具有三个自由度的梁元集合，即交叉梁系结构。这三个自由度分别是：一个垂向变形和两个转角。本文提出了一种简单的分析方法，来对交叉梁系结构进行分析。首先假定梁元的扭转刚度为零。这是因为大部分主要构件都是T型材和L型材，对比这种剖面构件的抗弯刚度，扭转刚度通常忽略不计。利用这种假定，纵向桁材和横向框架结构的相互作用的影响如图1所示。

图1 用于分析的交叉梁系模型