基于人工蜂群算法和有限元强度计算的集装箱船剖面结构优化

作     者：罗文平 刘维勤 王红旭 杨萌 LUO Wenping;LIU Weiqin;WANG Hongxu;YANG Meng

作者机构：武汉理工大学船海与能源动力工程学院湖北武汉430063 中国舰船研究设计中心湖北武汉430064 

出 版 物：《中国舰船研究》 (Chinese Journal of Ship Research)

年 卷 期：2023年第18卷第2期

页      面：160-167,217页

学科分类：08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 

基　　金：国防基础科研计划资助项目(JCKY2020206B037) 

主　　题：人工蜂群算法 有限元法 集装箱船 结构剖面优化 参数化建模 

摘      要：[目的]现有基于有限元强度计算的结构优化研究大多采用改写单元节点信息文件来实现参数化建模的方法,为解决在船体剖面结构优化过程中难以考虑型材数量变化的问题,提出一种基于参数化几何建模分析和人工蜂群(ABC)算法的船舯剖面结构优化方法。[方法]首先,在Matlab平台编写蜂群算法,并基于ABAQUS内核语言Python建立能够在其CAE模块中生成几何模型的脚本文件;其次,建立能够提交有限元计算和读取结果的Python脚本文件,通过将算法每次生成的解改写到脚本对应位置完成几何模型的更新,后台调用ABAQUS并依次运行脚本文件;最后,将计算结果返回到Matlab平台中进行校核,完成参数化几何建模与有限元分析。[结果]以4600 TEU集装箱船在总纵弯矩作用下的舱段剖面结构优化为例验证了该方法的可行性,得到集装箱船舱段结构减重达18.7%。[结论]经对比分析,在设定条件下基于有限元的优化方法比基于规范的优化方法更加充分。