船舶舷侧构件几何尺寸优化分析

李丹　曹爱霞　石晓

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【摘 要】船舶在碰撞过程中抵御冲击载荷的能力称之为耐撞性。增强结构的耐撞性可以从改善船体舷侧结构形式的方式入手。本文通过响应面法，以单位质量结构吸能能力的最大值为优化目标，以舷侧部分板材以及骨材的几何参数为优化变量，计算在约束区间内耐撞性的最优解，给出舷侧构件几何尺寸的优化方案。

【关键词】耐撞性；比吸能；响应面法

0 前言

船舶在遭受撞击之后，所具有的抵御撞击船对它的冲击作用的能力被称为耐撞性。增强耐撞性能可以从以下两个方面入手：

1）船体结构优化

在撞击过程中，被撞船的船体结构由于发生变形损伤，使得撞击船的冲击能量以被撞船变形能的形式得到耗散[1]。因此，可以通过改善船体结构形式的方法提高结构的耐撞性能。一方面，可通过优化舷侧主要构件的尺寸。另外亦可以通过添加使用耐撞性材料的方式，例如蜂窝材料[2]、高分子聚合物、泡沫填充物[3]、复合材料以及金属等材料的运用[4]。同时，也有学者提出了耐撞性能更为优良的新的船体形式，如王自力[5]、Naar[6]、Klanac[7]、张玮[8]、Hogstr？觟m[9]等。

2）护舷装置的设置

为了提升船体结构的耐撞性，除了从改善船体自身结构的角度出发，还可采用在主要部位设置护舷装置的方式。通过防撞装置产生的大变形来吸收撞击船的冲击载荷，从而减轻被撞船的结构损伤。

本文从增强结构耐撞性的第一种方法入手，通过响应面优化算法，给出了船体舷侧结构在构件尺寸变化的情况下耐撞性的最优解。

1 研究对象的选取

【参考文献】

[1]姜金辉，王自力.船舶碰撞同步损伤过程研究[J].Cad/cam与制造业信息化， 2005（6）：53-55.

[2]孙京帅.蜂窝材料面内冲击吸能性能优化及在电动汽车耐撞性设计中的应用[D].大连：大连理工大学，2013.

[3]王自力，张延昌.基于夹层板的单壳船体结构耐撞性设计[J].中国造船，2008， 49（1）：60-65.

[4]张宗华.轻质吸能材料和结构的耐撞性分析与设计优化[D].大连：大连理工大学，2010.

[5]王自力，顾永宁.LPG 船的一种新型舷侧耐撞结构研究[J].船舶工程，2001，2： 12-14.

[6]Naar H， Kujala P， Simonsen B C， et al. Comparison of the crashworthiness of various bottom and side structures[J]. Marine Structures， 2002， 15（4）： 443-460.

[7]Klanac A， Ehlers S， Jelovica J. Optimization of crashworthy marine structures[J]. Marine Structures， 2009， 22（4）： 670-690.

[8]张玮，杨树涛，姚熊亮，等.十字隔板相对刚度对舷侧结构碰撞性能的影响[J]. 船舶工程，2009，31（B09）：17-20.

[9]Hogstr？觟m P， Ringsberg J W. Assessment of the crashworthiness of a selection of innovative ship structures[J]. Ocean Engineering， 2013， 59： 58-72.

[责任编辑：杨玉洁]

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【参考文献】

[1]梅萍，梁明明.大学生人生信仰状况的调查与启示[J].思想教育研究，2011（5）：104-105.

[2]黄展.大学生宗教信仰的状况及其心理过程探究[J].心理教育，2012（5）：59-62.

[3]张果，李家富，孙楚航.大学生政治信仰教育的现状、原则及路径探析[J].思想政治教育研究，2010（6）：88-91.

[4]肖晓哲，刘正球.当代大学生信仰教育存在的问题及对策[J].教育探索，2014（7）：121-122.

[责任编辑：王伟平]