【摘要】：基于拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)發(fā)展百年,從桁架類離散型到連續(xù)體結(jié)構(gòu)優(yōu)化,拓?fù)鋬?yōu)化方法已經(jīng)在工程實(shí)際有廣闊應(yīng)用場景。最近十年,隨著船舶海洋結(jié)構(gòu)物逐漸不滿足局部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),整體艙段和方案設(shè)計(jì)優(yōu)化被提上日程。船舶海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)依照時間順序可以分為概念設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)設(shè)計(jì),目前拓?fù)鋬?yōu)化已經(jīng)在詳細(xì)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)設(shè)計(jì)中有應(yīng)用,還未在概念設(shè)計(jì)和方案設(shè)計(jì)中應(yīng)用,本文依托于一種浮墩及塔式運(yùn)載平臺,開展了拓?fù)鋬?yōu)化在方案設(shè)計(jì)和布置設(shè)計(jì)中如下幾個方面的研究。(1)通過總結(jié)國內(nèi)外拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)構(gòu)研究,指出拓?fù)鋬?yōu)化在海洋結(jié)構(gòu)物前期方案設(shè)計(jì)指導(dǎo)作用,歸納浮船塢、半潛式平臺和半潛式駁船,以一種載重量大、輕量化的浮墩塔式運(yùn)載平臺為例,實(shí)踐拓?fù)鋬?yōu)化在整船方案設(shè)計(jì)和布置設(shè)計(jì)的指導(dǎo)方法。(2)以變密度拓?fù)鋬?yōu)化為計(jì)算方法,介紹其常用插值模型,推導(dǎo)敏度分析直接式和伴隨法,介紹其拉格朗日函數(shù)的優(yōu)化準(zhǔn)則法,針對拓?fù)鋬?yōu)化的棋盤格式、灰度單元、網(wǎng)格依賴性和局部極值問題等,總結(jié)拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果不穩(wěn)定現(xiàn)象解決方法。(3)提出了拓?fù)鋬?yōu)化作用于海洋結(jié)構(gòu)物前期方案設(shè)計(jì)方法,以浮墩塔式運(yùn)載平臺為例,以海洋結(jié)構(gòu)物體積分?jǐn)?shù)為約束,最小柔度為目標(biāo)函數(shù),分析總結(jié)了拓?fù)鋬?yōu)化方法在海洋結(jié)構(gòu)物前期方案設(shè)計(jì)體積分?jǐn)?shù)選取區(qū)域,為了保持結(jié)構(gòu)物連貫性建議體積分?jǐn)?shù)上限選擇區(qū)間在0.85-0.95之間,借鑒拓?fù)鋬?yōu)化的結(jié)構(gòu)形式確定運(yùn)載平臺方案設(shè)計(jì),對平臺基本性能指標(biāo)進(jìn)行校核,驗(yàn)證了方案設(shè)計(jì)合理性,為海洋結(jié)構(gòu)物前期方案設(shè)計(jì)提供了一種新的設(shè)計(jì)借鑒方法。(4)通過拓?fù)鋬?yōu)化確定浮力墩、半潛塔和承重甲板強(qiáng)結(jié)構(gòu)和橫縱艙壁位置,在靜載荷和波浪作用兩種載況下計(jì)算得浮力墩、半潛塔和承重甲板內(nèi)部材料分布,以此確定強(qiáng)結(jié)構(gòu)橫縱艙壁位置,設(shè)計(jì)方案布置圖,通過規(guī)范校核平臺總縱強(qiáng)度,maxsurf計(jì)算校核平臺整體穩(wěn)性,驗(yàn)證總體設(shè)計(jì)合理性。(5)提出了一種船舶坐墩的指導(dǎo)性布置方法,以甲板或者塢底作為研究對象,假設(shè)坐墩和塢底或者承重甲板是剛性連接,坐墩承受力大小等于承重甲板或者塢底所受的壓力,以某小型散貨船舶作為案例,計(jì)算總結(jié)拓?fù)鋬?yōu)化體積分?jǐn)?shù)上限設(shè)置區(qū)域,坐墩優(yōu)化設(shè)計(jì)的體積分?jǐn)?shù)上限選取建議范圍在0.25-0.35之間,總結(jié)拓?fù)鋬?yōu)化體積分?jǐn)?shù)上限設(shè)置區(qū)域,設(shè)計(jì)其坐墩布置方案。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U662

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本文編號：2773475