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内压下矩形耐压舱内部结构优化设计

陈杨科 余恩恩 骆伟 王红旭 程远胜

陈杨科, 余恩恩, 骆伟, 王红旭, 程远胜. 内压下矩形耐压舱内部结构优化设计[J]. 中国舰船研究, 2017, 12(6): 81-85. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.06.012
引用本文: 陈杨科, 余恩恩, 骆伟, 王红旭, 程远胜. 内压下矩形耐压舱内部结构优化设计[J]. 中国舰船研究, 2017, 12(6): 81-85. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.06.012
CHEN Yangke, YU Enen, LUO Wei, WANG Hongxu, CHENG Yuansheng. Optimal design of internal structure of rectangular cabin under internal pressure[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2017, 12(6): 81-85. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.06.012
Citation: CHEN Yangke, YU Enen, LUO Wei, WANG Hongxu, CHENG Yuansheng. Optimal design of internal structure of rectangular cabin under internal pressure[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2017, 12(6): 81-85. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.06.012

内压下矩形耐压舱内部结构优化设计

doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.06.012
详细信息
    作者简介:

    陈杨科, 男, 1982年生, 硕士生, 工程师

    余恩恩, 男, 1993年生, 硕士生。研究方向:结构分析与优化设计研究。E-mail:yuenen@hust.edu.cn

    通信作者:

    程远胜(通信作者), 男, 1962年生, 博士, 教授, 博士生导师。研究方向:船舶结构分析与轻量化设计, 舰船冲击动力学与防护设计。E-mail:yscheng@hust.edu.cn

  • 中图分类号: U663.8

Optimal design of internal structure of rectangular cabin under internal pressure

知识共享许可协议
内压下矩形耐压舱内部结构优化设计陈杨科,等创作,采用知识共享署名4.0国际许可协议进行许可。
  • 摘要:   目的  为有效降低内压下矩形耐压舱板架弯曲应力,  方法  分别提出内压下矩形耐压舱内部平台位置和支柱布局以及尺寸优化设计数学模型。以内部平台垂向位置作为设计变量,极小化横纵舱壁结构的最大弯曲应力,采用遗传算法求解,得到最优的内部平台布置位置,其优化结果接近垂向均布。支柱设计采用分级优化设计方法,先以等刚度支柱位置作为设计变量,极小化顶甲板结构的最大弯曲应力,分别得到不同支柱数量下的最优布局方案;然后依据应力约束条件选取支柱数量及布局,在此基础上进一步以支柱截面尺寸作为设计变量,以基础优化方案的重量作为约束,极小化顶甲板结构的最大弯曲应力,得到不等刚度支柱最优截面尺寸。  结果  其优化结果显示偏中心区域支柱截面积更大。最终优化设计方案较初始方案,横舱壁、纵舱壁和顶甲板弯曲应力分别降低了28.3%,25.7%和13.9%。  结论  本优化设计方法可为类似结构设计提供方法参考和设计借鉴。
  • 图  1  矩形耐压舱有限元半模型示意图

    Figure  1.  Diagram of FE model of half of rectangular pressure cabin

    图  2  内部平台优化设计采用的简化计算模型(未显示右舷)

    Figure  2.  Simplified FE model for platform optimization(starboard not shown)

    图  3  内部支柱优化设计采用的简化计算模型(未显示右舷)

    Figure  3.  Simplified FE model for pillar optimization(starboard not shown)

    图  4  支柱可布置位置示意图(图中圆圈点)

    Figure  4.  Diagram of the position of pillars(circle point in the diagram)

    图  5  不同支柱数量下顶甲板桁材最大弯曲应力

    Figure  5.  Maximum bending stress of deck girder under different number of pillars

    图  6  支柱最优布置方案示意图

    Figure  6.  Sketch of optimal layout of pillars

    图  7  不等刚度支柱最优布置示意图

    Figure  7.  Sketch of optimum arrangement of pillars with different rigidity

    表  1  原始数据和最终优化结果对比

    Table  1.   Comparison of original and final optimization results

    Hull structure Stress values/MPa Percentage of
    stress reduction/%
    Initial
    scheme
    Optimal
    scheme
    Transverse bulkhead 82.9 59.4 28.3
    Longitudinal bulkhead 87.0 64.6 25.7
    Deck 138.6 119.4 13.9
    Pillar 212.9 204.4 4.0
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-06-06
  • 网络出版日期:  2017-11-28
  • 刊出日期:  2017-12-08

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