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原文传递油船结构拓扑优化研究

论文题名：	油船结构拓扑优化研究
关键词：	油船;轻量化设计;拓扑优化;强度校核
摘要：	2009年7月，IMO提出了新船能效设计指数(EEDI)这一指标，用来衡量船舶设计和建造的能效水平，以达到节能减排、保护生态环境的目的。船舶轻量化设计则成为必然，而结构上的优化设计是轻量化研究的重要途径和手段之一。拓扑优化作为一种高效的结构优化方法，在船舶领域有很大的发展前景。针对拓扑优化课题，本文以一艘载重量110，000吨的油船为例，以HCSR规范为准则，对其进行拓扑优化研究，研究的主要内容包括: 　　1.分别对不同的拓扑优化方法进行选择，对比各种方法的基本原理、数学模型以及适用性等，并且结合经典悬臂梁结构的优化计算，选出一种适合船体结构拓扑的优化算法; 　　2.总结船体结构拓扑优化技术完整流程，得到通用的船舶结构拓扑设计方法;并分别对拓扑优化的设计域选取、拓扑优化相关参数设置等关键环节进行归纳总结，得出有共性的理论选取方法; 　　3.基于SIMP算法，在简单载荷和屈服约束条件下，对船体板架结构进行优化计算，通过优化计算证明了拓扑优化在船体结构设计中应用的可行性，同时得到油船甲板横梁结构的拓扑优化构型; 　　4.根据HCSR的规定，建立三舱段有限元模型，对油船的三舱段模型进行基于规范的强度校核，分别进行船体屈服、屈曲强度分析，并判断船体结构是否存在一定的优化空间; 　　5.按照船体拓扑优化技术流程，利用Hyperworks平台下的Optistruct软件，假定的结构单元密度为优化变量，以结构重量最轻为优化目标，在复杂载荷与多种约束下，对船体横框架结构进行拓扑计算和优化设计。
作者：	沈晓曦
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	冯国庆
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2019