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油船舱段与典型节点结构优化设计
| 论文题名： | 油船舱段与典型节点结构优化设计 |
| 关键词： | 船舶设计;油船舱段;结构优化;参数化建模;缺口应力 |
| 摘要： | 船舶结构轻量化研究在船舶设计中占据重要地位，如何在保证船舶安全性的前提下获得轻质量的船体结构是研究者所追求的目标，钢料消耗少、空船重量减轻也会为船厂、船东带来一定的经济利益。油船作为重要的运输船舶，其双舷侧结构特点使得油船船体钢料占比大幅增加，造成油船的结构轻量化问题尤为突出。同时油船的安全性也不容忽视，双壳内骨材穿越肋板这种典型节点肘板处多出现应力集中，从而发生疲劳破坏，以降低节点集中应力为目的，对节点进行优化也同样重要。本文以25000DWT成品油船为研究对象，对船体的舱段与局部进行优化研究，主要工作内容如下： 按照CCS《散货船和油船结构共同规范》（2018）的相关规定，采用ANSYS的参数化设计语言对目标船进行三舱段参数化建模，根据规范要求的工况对目标舱段进行有限元计算与强度分析，计算结果显示其强度满足规范要求。 选取规范中较危险的几种工况作为结构优化的约束工况，对目标舱段进行离散变量分区优化。将所有设计变量处理为离散变量，舱段设计变量划分为船底、舷侧、甲板、舱壁四个区域，以每个区域为优化单位进行灵敏度分析，分析各设计参数对优化目标的影响，筛选影响较大的参数作为设计变量；对舱段每个分区进行试验设计、样本点选取、近似模型建立、尺寸优化等，并将各区域优化结果整合得出最终优化结果，并对其进行强度分析验证优化结果的可行性。 建立六种船底结构典型节点参数化模型，以降低热点应力为目的对典型节点进行形状优化。考虑多种因素与节点热点应力的关系，探究不同载荷、不同计算方法对热点应力及应力集中系数的影响，选择合适的载荷与计算方法用于优化。对比分析子模型边界条件与独立边界条件对节点应力的影响，验证独立边界条件用于节点优化设计的可行性。以热点应力作为优化目标对船底节点模型进行优化，获得优化后的节点形式。 建立船底局部结构典型节点体单元参数化模型，模拟出焊趾的形状，对热点附近的应力分布进行分析，并计算出缺口应力及应力集中系数；考虑建造过程中存在误差，假定焊趾尺寸在合理范围内变化，统计缺口应力集中系数的分布规律。 |
| 作者： | 王淑颖 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 甄春博 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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