基于知识的船体结构集成优化设计研究

作     者：耿嘉鸿 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：管官

授予年度：2021年

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] 

主      题：船体结构 知识工程 集成系统 优化设计 CATIA二次开发 

摘      要：随着我国造船业的国际订单占有量不断提高,对提升船舶设计技术的需求也不断增加,而作为船舶设计的重要部分,提升船体结构设计效率及质量成为重点。本文将知识引入船体结构设计中,提出了一种结合了船体结构设计建模、直接计算及优化计算的船体结构的优化设计方法。首先介绍了基于知识的船体结构设计建模方法,并对几何模型到有限元模型的参数传递及模型简化进行了研究。以有限元模型为基础,建立了集成直接计算软件的船体结构优化仿真系统,以得到高质量设计方案。本文首先介绍了船体结构知识库的构建方法,包括储存了船壳及标准件等的构件库,和储存了规范并可以自动校核的规则库。而后基于知识库进行船舶设计,建立三维几何模型。基于CATIA二次开发完成几何模型的参数传递及模型简化,结合由三维模型继承的几何信息,建立有限元模型。在自动优化平台上集成直接计算软件,构建基于直接计算的船体优化仿真系统,以获得符合规范约束并追求某目标极致的最优设计方案。此外,用两个实例验证了本文提出的优化设计方法在不同要求下的适用性。本文首先基于知识对驳船舱段进行设计得到其三维几何模型,并在CATIA二次开发完成参数传递及模型简化基础上建立驳船舱段有限元模型。建立集成ANSYS的船体结构优化仿真系统,进行面向轻量化的单目标优化设计,并得到对称及非对称工况下的最优设计。而后以冷藏舱舷侧设计为例,使用基于知识的船体结构设计方法得到不同结构形式的舷侧三维几何模型,并同样在CATIA二次开发的协助下建立有限元模型。并通过集成了***的舷侧结构优化仿真系统,进行考虑刚度、重量、舱容、规范的多目标优化设计,并分析优化结果得到不同算法及结构形式的适用情况。