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建屋三型游船船体钢结构有限元分析及优化设计
| 论文题名： | 建屋三型游船船体钢结构有限元分析及优化设计 |
| 关键词： | 双体船;船体钢结构;有限元分析;优化设计;强度直接计算法 |
| 摘要： | 建屋Ⅲ型游船是苏州建屋集团投资兴建的双体船，航行于苏州金鸡湖湖区。建屋Ⅲ型游船船体钢结构的结构形式为横骨架式结构。建屋Ⅲ型在主甲板区域布置有一个18*10m的大厅，中间没有支柱，因此需要对它进行结构有限元分析，验算强度是否满足。另外金鸡湖深为1.8m，而建屋Ⅲ型设计吃水为1.65m，为保证吃水不超过要求，本船对船体钢结构的重量控制要求很严，因此，需要在满足强度的基础上，进行结构优化分析。 基于有限元理论的船舶强度直接计算法改变了用传统的梁理论来校核船体钢结构强度的方法。使用直接计算法，在合理建立船体钢结构有限元模型的基础上，可以求出整船的应力状态。本文的有限元计算正是在以上前提下进行的。 本论文的主要研究包括： 1. 本文利用MAXSURF软件创建建屋Ⅲ型游船片体曲面，用Hyperworks软件对建屋Ⅲ型游船船体钢结构进行几何建模和有限元分析，加快了建模速度，得到了较为满意的结果。参考CCS的散货船和双舷侧散货船的直接计算指南，选取较为合理的约束形式，对船体钢结构进行了整船的静态三维有限元强度计算分析。计算出船体钢结构的变形和应力分布，并与相应的强度标准进行比较，符合强度标准的要求。对建屋Ⅲ型船体钢结构进行结构分析与研究将对内河游船大跨距结构的设计有一定的参考和借鉴作用。 2. 基于有限元分析的结果，对建屋Ⅲ型游船船体钢结构的箱型框架U型梁进行尺寸优化和对U型横梁进行局部拓扑优化；以结构重量作为目标函数，结构应力和位移作为主要的约束条件，选择合适的设计变量；通过优化，重量由339.904吨降为287.777吨。优化结果表明，能够在结构应力和位移不超过规定上限的条件下使结构重量降低，最终达到了预期的优化目标。 |
| 作者： | 王昆 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 管义锋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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