多学科优化方法在船舶结构设计中的应用

张超群， 阎 岩， 金允龙， 姜河蓉

(上海船舶运输科学研究所 航运技术与安全国家重点实验室，上海 200135)



多学科优化方法在船舶结构设计中的应用

张超群， 阎 岩， 金允龙， 姜河蓉

(上海船舶运输科学研究所 航运技术与安全国家重点实验室，上海 200135)

在多学科优化设计方法的基本理论框架下，集成有限元建模和分析软件进行结构优化技术的研究。以某67 000 DWT新巴拿马型散货船的货舱段为研究对象，利用多学科优化软件集成有限元软件patran和nastran,以板材厚度作为设计变量，以最大许用应力作为约束条件，以舱段结构重量作为目标函数，选取自适应模拟退火算法进行结构优化计算。对该优化结果进行屈曲校核分析结果表明,优化后较大地减少了舱结构重量,屈曲强度满足规范要求。

多学科优化；货舱段；有限元；模拟退火

0 引 言

由船舶能效设计指数(Energy Efficiency Design Index,EEDI)计算公式可知，在船舶主尺度确定的前提下，载重量提高就意味着能效水平提高，想要提高船舶载重量就必须降低空船重量。因此,减少空船重量不仅可以降低建造成本,而且能提高船舶能效水平。

图1 优化流程图

对船舶结构进行优化设计可减少空船重量，而传统的船舶优化设计主要依据经验和规范，按照螺旋线前进，采用的串行设计流程割裂了学科间的耦合[1]。同时,这种设计只是局部的优化设计，并不是真正的全局最优设计。船舶设计涉及到快速性、耐波性、操纵性、总布置、结构强度和经济性等众多独立学科[2]，是典型的多学科设计优化问题;而通常精度较低的经验公式计算已无法满足实际工程需要。……