小水面双体船结构优化分析

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1、第32卷第5期舰船科学技术Vo1．32，No．52010年5月SHIPSCIENCEANDTECHN0L0GYMay，2010小水面双体船结构优化分析刘志军，陈炉云，易宏(上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海200030)摘要：分析某型号小水线面双体船在2种航态下的结构强度问题，并在此基础上实现该船体结构的优化，以达到提高结构总体性能，减小结构重量并降低结构重心之目的。在研究中，根据CCS规范计算双体船结构的外载荷，并用有限元法进行结构强度分析。最后，通过集成多学科优化平台，以遗传算法为搜索策略，同时对2

2、种航态下的船体结构进行优化。数值计算表明，优化结果具有可行性，可为现实设计提供参考。关键词：小水线面双体船；结构优化；遗传算法；有限元分析中图分类号：U663文献标识码：A文章编号：l672—7649(2010)05—0007—04DOI：10．3404／j．issn．1672—7649．2010．05．002ThestructuralanalysisandoptimumofthesmallwaterplaneareatwinhullshipLIUZhi—jun，CHENLu—yun，YIHong(Schoo

3、lofNavalArchitecture，OceanandCivilEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200030，China)Abstract：Theanalysesthestructuralresponseofasmallwaterplaneareatwinhullship(SWATH)inthepaper，therestructureoptimizedanalysisisdoneintheend，whichaimedtoimprovetotal

4、performance；decreasestructuremassandcenterofgravityweight．Inthisresearch，accordingtotheguidelinesofSWATHshipbyCCS，theloadingofaSWATHshipisdiscussed，theFEMisusedtocalculatethestructuralresponseoftheSWATHship．Intheend，therestructuraloptimizedbyintegratingmuhi

5、disciplinarydesignoptimizationplatform，thegeneticalgorithmisproposedinthepaperforthetwokindsofloadingcase．Numericalresultsshowthattheoptimizationmethodiseffectiveandfeasible；itcangivethereferencefortheshipdesign．Keywords：SWATH；structuraloptimization；genetic

6、algorithm；FEM本文的主要研究内容是分析某型号潜浮式小水0引言线面双体船在水面和水下2种航行状态时，在结构自潜浮式小水线面双体船是一种全新的具有优秀重和各种外载荷作用下的结构性能。并运用优化集隐身特性、良好的水面航渡性能和水下隐蔽性能的高成技术，实现船体结构设计的优化。这些研究成果为性能船舶。近年来，对小水线面双体船的结构强度分小水面双体船的结构设计和改进工作提供了参考。析和优化的研究工作取得长足的发展。尹群等利1外载荷分析用混合离散变量优化方法对小水线面双体船进行了结构优化设计的研究。李仲伟利用三

7、维水弹性力潜浮式小水线面双体船的工作航态有水面航行学方法，对小水线面双体船进行了振动固有频率的研和水下航行2种状态。在进行结构分析和结构优化究，对设计载荷下的小水线面双体船结构开展了尺中要同时考虑这2种航态下的外载荷对结构强度的寸、拓扑和形状优化等3个方面的研究。影响。当小水面双体船在水面航行时，结构所受到的收稿日期：2009—09—10；修回日期：2009—10—28作者简介：刘志军(1979一)，男，硕士研究生，工程师，主要研究方向为船舶结构。·8·舰船科学技术第32卷外力主要分为2类：静水力弯矩和波浪外

8、载荷。对于表1小水线面双体船外载荷SWATH船，横向波浪载荷是主要的外载荷，如横向波Tab．1LoadingofSWATH浪力、横向波浪弯矩、扭转力矩、首尾分离力矩以及上船体和舷台、连接处的垂向剪力等。此外，对开力是小水面双体船特有的一种载荷形式，在斜支柱型小水面双体船表现更为明显。其他的外载荷还包括斜浪和顶浪时的波浪力作用。各类外载荷可根据CCS小行结构强度数值分析。在文中，只计算各个载荷的单水线