第４７卷第４期２０２３年８月武汉理工大学学报(交通科学与工程版)JournalofWuhanUniversityofTechnology(TransportationScience&Engineering)Vol．４７No．４Aug．２０２３船体结构极限强度优化设计丁健亮１)康煜晗２)张亮１)裴志勇∗２)(招商局金陵船舶(江苏)有限公司１)扬州２１１４０１)(武汉理工大学绿色智能江海直达船舶与邮轮游艇研究中心２)武汉４３００６３)摘要:文中针对船体结构极限强度优化设计,确定设计变量及其变化范围,采用基于半解析方法得到单元应力应变关系的Smith方法计算船体梁极限强度,对各设计方案结果进行比较分析,从极限承载能力角度出发确定结构设计方案．说明了设计变量选取原则及变化范围的设定,极限强度优化分析的过程以及可能提高的极限承载能力程度和可能减轻结构重量的程度．关键词:结构优化设计;极限强度;Smith法;逐次崩溃分析中图法分类号:U６６２．２doi:１０．３９６３/j．issn．２０９５Ｇ３８４４．２０２３．０４．０１１收稿日期:２０２３Ｇ０６Ｇ１０第一作者:丁健亮(１９７３—),男,高级工程师,主要研究领域为船舶工程∗通信作者:裴志勇(１９７４—),男,博士,教授,主要研究领域为船体结构安全可靠性０引言为有效实现船舶能效提升,减重增载为船舶界共同努力的目标．在船体结构安全可靠前提下探寻轻量化结构设计方案逐渐成为研究热点,受到国内外学者广泛关注．研究船体结构极限强度的方法有Smith法[１]、非线性有限元法[２]和理想结构单元法[３]．Smith方法因简单易行得以广泛应用,已经作为标准方法纳入了散货船、油船的共同结构规范体系,指导上述两种船型的极限强度校核[４Ｇ６]．由于该方法的计算精度取决于单元应力应变关系的准确性,随后很多学者各自提出了不同的方法来计算单元的应力应变关系,并将其应用于船体梁的逐次崩溃分析中．利用船体梁崩溃分析结果寻求更合理更理性的结构配置,可提高船体结构性能,对于确保船舶在遭遇极限海况下的安全性,具有重要的意义．然而结构崩溃分析涉及材料非线性和几何非线性,是一个相对复杂、耗时的求解过程[７],这使得从极限强度角度出发进行结构优化设计的工作进展缓慢．鉴于此,文中基于弹性大变形分析和刚塑性力学分析相结合获得单元的平均应力Ｇ平均应变关系,采用Smith法进行结构崩溃分析,对目标散货船设置优化变量,形成系列结构方案,进行多方案结构极限承载能力分析,得到相同重量下的最大极限强度方案或相同承载力下的最轻结构方案．１极限强度优化分析系统１．１...
