基于响应面法复合材料船舶开孔板架优化设计

复合材料板架作为轻量化船舶的主要构件,其设计是否合理对船舶本身的安全性和经济性具有重要意义。基于响应面法和有限元仿真,从结构重量和稳定性两方面着手对复合材料船舶开孔板架进行多目标优化设计。借助Ansys Workbench计算平台,对复合材料开孔板架进行静力学计算、特征值屈曲分析和响应面优化设计,获得一系列板架设计方案的稳定性参数和重量特征。优化过程中应用DOE试验设计技术和RSO响应面优化模型,确定采样点位置并拟合构造标准三维响应曲面。采用多目标遗传算法生成初始样本点,获得最佳设计方案。结果表明:面板厚度对板架重量和屈曲能力的影响最为敏感;优化设计方案减重效果较好,抗屈曲能力明显提高。该优化设计具有一定的实用价值,能为复合材料船舶改进优化、轻量化应用等提供有益参考。

大型邮轮开孔高腹板板架结构屈曲特性研究

开孔高腹板板架作为邮轮上层建筑的典型结构,其承载特性与重量控制是结构设计中的关键一环,有必要对这类特殊结构的屈曲特性进行分析。应用非线性有限元法探究板架的屈曲特性,讨论开孔形式与开孔尺寸对屈曲特性的影响。结果表明,邮轮普遍采用的组合孔形式对结构承载能力的削弱程度较低,而结构减重较多;随着开孔尺寸的增大,这种开孔形式会破坏纵桁结构的完整性,导致板架的屈曲顺序发生改变,从而使极限承载能力呈现先陡后平的下降趋势。论文的研究结果可为开孔高腹板板架结构的优化设计与安全性评估提供指导。