外置式耐压液舱实肋板拓扑和开孔尺寸优化

论文摘要

[目的]为了简化建造工艺和减轻液舱结构重量,对外置式耐压液舱实肋板结构进行拓扑优化和开孔尺寸优化设计。[方法]首先,利用Hyperworks/Optistruct对外置式耐压液舱整体模型进行结构应力分析。然后,在拓扑优化中,除与液舱壳板和耐压船体壳板相连的约100 mm长条状范围外,以实肋板其他范围内的单元密度为设计变量;以与实肋板相连的液舱壳板和船体壳板上结构的典型应力及实肋板体积分数为约束,以实肋板上最大Mises应力最小化为目标,针对满载和空舱两种工况,利用商用软件Hyperworks/Optistruct对实肋板结构进行拓扑优化。最后,基于Matlab和ANSYS联合优化,以实肋板上von Mises应力和剪应力为约束,以相应结构重量极小化为目标,对实肋板开孔进行尺寸优化,从而得到精细化开孔方案。[结果]拓扑优化结果表明,外置式耐压液舱实肋板开减轻孔应集中在中、下部。开孔尺寸优化结果表明,相比初始方案,实肋板剪应力增加38%,其他关注区域应力相当时,内部实肋板上结构重量可降低19%。[结论]两类优化设计均表明,外置式耐压液舱实肋板开减轻孔应集中在中下部,且从下到上开孔面积应逐渐减小。

论文目录

• 0 引言
• 1 外置式耐压液舱应力分析
•   1.1 整体模型与载荷
•   1.2 模型应力计算结果分析
• 2 外置式耐压液舱实肋板开孔拓扑优化
•   2.1 拓扑优化数学模型
•   2.2 拓扑优化结果
• 3 优化结果工程化处理与方案对比
•   3.1 优化结果工程化处理方案
•   3.2 结构强度方案对比
• 4 外置式耐压液舱实肋板开孔尺寸优化
•   4.1 优化数学模型
•   4.2 尺寸优化结果及分析
• 5 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 戴睿婕,刘勇,程远胜,刘均,张攀

关键词: 外置式耐压液舱,拓扑优化,开孔尺寸优化

来源: 中国舰船研究 2019年06期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑

专业: 船舶工业

单位: 华中科技大学船舶与海洋工程学院,武汉第二船舶设计研究所,高新船舶与深海开发装备协同创新中心

分类号: U663.85

DOI: 10.19693/j.issn.1673-3185.01460

页码: 139-146

总页数: 8

文件大小: 1726K

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