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大型邮轮上层建筑泳池结构承载特性与优化设计研究
| 论文题名： | 大型邮轮上层建筑泳池结构承载特性与优化设计研究 |
| 关键词： | 大型邮轮;泳池结构;大开口;承载特性;拓扑优化 |
| 摘要： | 大型邮轮具有丰满的上层建筑、功能丰富的休闲娱乐设施，被誉为“移动的海上宫殿”。大型邮轮的设计理念与功能需求决定了其上层建筑结构的复杂性，在有限的空间内布置各种娱乐设施，且大规模剧院、影院、中庭等立体空间结构通常跨越数层甲板，传统的结构形式难以满足其功能布置和结构强度方面的要求，需要采用大量异型与新型结构形式来满足邮轮总布置设计的要求。泳池作为邮轮中的一种新型结构，其大开口破坏了甲板的连续性，导致结构极限承载力降低。分析掌握大型邮轮上层建筑泳池结构的承载特性，对泳池结构进行合理的优化设计，可为我国大型邮轮甲板开口结构设计及安全性评估提供参考。 本文以某大型邮轮上层建筑泳池结构为研究对象，采用结构模型试验与有限元分析相结合的方法开展泳池结构承载特性研究，最后以降低结构重量为目标，对泳池结构进行优化设计，本文的主要研究内容包括以下几个方面： （1）极限强度分析与优化设计方法总结 对几种极限强度分析及结构优化设计方法的原理及特点进行了总结，确定了本文基于结构模型试验和非线性有限元法分析泳池结构极限强度以及基于变密度拓扑优化与尺寸优化相结合进行结构优化设计。 （2）泳池缩尺模型结构极限强度试验及有限元分析 以大型邮轮泳池结构为研究对象，根据其在船体中的实际受力和边界约束情况，设计并完成了轴压与面压组合载荷作用下泳池缩尺模型结构极限强度试验，得到了泳池结构在轴压与面压组合载荷作用下的崩溃路径与屈曲失效模式，并将试验结果与有限元分析结果进行了对比，验证了有限元仿真计算的准确性。 （3）泳池原型结构极限承载力研究 采用非线性有限元法对大型邮轮泳池原型结构的极限承载力开展研究，并探究了甲板开口大小、开口补强方式、开口补强尺寸等设计参数对泳池原型结构极限承载力的影响规律。 （4）泳池结构优化设计研究 采用变密度拓扑优化对泳池开口补强板进行布局优化，然后对拓扑优化后的结构进行尺寸优化，得到泳池结构最优板厚设计。对比分析优化前后泳池结构的结构重量、应力大小、极限强度等参数，验证优化方法的可行性。 |
| 作者： | 杜兴科 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 刘斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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