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浅析船舶结构设计优化 1 徐皓 2 马显金 3 白培植 4 陈艳军 海洋石油工程股份有限公司 大连 300450 摘 要：船舶结构设计对船舶的应用性有着很大的意义。船舶结构设计的优化方法主要 有经典优化设计的数学规划法、多目标：呕杓品、基于可靠性的优化设计法、智能 型优化设计法等。在进行具体的船舶结构优化设计时，必须要与实际工程的特点相符合， 同时结合计算机技术、现代数学理论等。本文主要介绍了船舶结构优化设计的几种方法， 及其在实现船舶结构的优化、实现船舶的性能最大化中的优缺点。扼要分析和阐述了中小 型船舶船体结构在装配过程中的缺陷,对难于采取返修的典型缺陷,提出了可以采取补强的 可行性方案。 关键词：船体结构；结构强度；缺陷；补偿 中图分类号：F407.474 文献标识码： A 船舶下水之前，造船厂检验部门将对船体结构（包括线型）进行全面的测量以及完整 性的验收，以便将可靠的数据及有关资料提供给船级社和验船机构备查审核。鉴于船体是 一个复杂的结构体，尽管在各道工序中实施了严格的管理措施以及按照工艺规程操作，由 于工作量大，结构复杂，局部处施工条件差，因此仍免不了还会存在一定数量的缺陷。在 这种情况下，采取适当的补强乃是保证船体结构局部强度的一种有效手段。下面就以实例 来探讨缺陷的补强方法。 进行船舶结构优化设计的目的就是寻求合适的结构形式和最佳的 构件尺寸，既保证船体结构的强度、稳定性、频率和刚度等一般条件，又保证其具有很好 的力学性能、经济性能、使用性能和工艺性能。随着计算机信息技术的发展，在计算机分 析与模拟基础上建立的船舶结构的优化设计，借鉴了相关的工程学科的基本规律， 而且取 得了卓越的成效；基于可靠性的优化设计方法也取得了较大的进步；建立在人工智能原理 与专家系统技术基础上的智能型结构设计方法也取得了突破性进展。 1 分段或总段对接处肋距超差 按照船体建造精度要求，对于已完成的分段或总段对接大接缝，心须测量其间的肋骨 间距，并规定了极限误差值。因为一旦超差，将在一定程度上影响船体强度。一般可在大 接缝区域适当位置增加中间肋骨或在相邻两肋骨间增设数道纵桁予以补强，对于局部偏差 的，可在局部增设纵桁，但纵桁两端必须作必要延伸，以防止产生应力集中。 2 船体外表变形超差 船体外板线型平顺与否是衡量一艘船舶船体建造质量的标志之一。根据船体建造精度 要求，规定了在一个肋距内或在一米长度范围内外板的不平度误差。船体外板的变形超 差，最常见于线型变化曲率较大的艏艉部及相邻分段对接的大接缝区域。当然应首先考虑 尽量利用工装夹具及冷热加工等措施矫正外板超差处的不平度。对于不平顺面积较小的外 板，可按图 1 所示补强，图中表示了分段接缝处外板的缺陷及补强办法，如采用扁钢补 强，则扁钢尺寸可取比肋骨型号略小的型材进行补强。 对于相邻肋骨间不平顺面积较大的外板，在不平顺处采用纵横向十字交叉结构的型材 补强，纵横向型材的两端应分别削斜过渡。 3 外板上肋骨腹板与理论平面超差 对于中小型船舶的艏艉段，一般在胎架上以甲板为基准面采用反造法进行建造。这样 在吊装肋骨框架定位时，如若肋骨框架稍有扭曲或定位时未与甲板上的中心线相垂直，这 样就会造成肋骨腹板与外板连接后所形成的角度不符要求，焊后就称为肋骨腹板变形，对 于由此形成的缺陷，由于结构空间狭窄，特别是在焊后很难矫正。所以选用肘板进行补强 就显得既方便又实际。 4 船体结构节点构件连接尺寸超差 船体是一个复杂的结构体，船体内部构架密集，各种型式的构件纵横相交，形成了所 谓