【摘 要】
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我国渔船类型多为钢制渔船和木制渔船,结构笨重,耗材多,性能冗余,易产生一些渔船安全问题,而减轻质量作为渔船节能减排的一项重要举措,有利于降低造船成本,减少资源消耗,提升渔船经济性能。在渔船实施轻量化技术过程中,常用的结构轻量化算法对于设计参数多、非线性程度高的结构问题已不能适用,甲板机械作为渔船结构的重要组成部分,其轻量化技术是须解决的关键技术之一。本文在前人的研究基础上,对国内某海洋装备有限公司
【基金项目】
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捷胜海洋装备股份有限公司科研项目:玻璃钢渔船甲板机械轻量化设计研发(编号:JK2101003);
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我国渔船类型多为钢制渔船和木制渔船,结构笨重,耗材多,性能冗余,易产生一些渔船安全问题,而减轻质量作为渔船节能减排的一项重要举措,有利于降低造船成本,减少资源消耗,提升渔船经济性能。在渔船实施轻量化技术过程中,常用的结构轻量化算法对于设计参数多、非线性程度高的结构问题已不能适用,甲板机械作为渔船结构的重要组成部分,其轻量化技术是须解决的关键技术之一。本文在前人的研究基础上,对国内某海洋装备有限公司中76m鱿鱼钓渔船甲板机械中锚泊设备做进一步的轻量化研究,主要内容包括:(1)针对渔船锚泊设备中墙架的结构特点,首先采用简单结构拓扑优化算法对墙架进行轻量化设计,然后基于代理模型的多目标遗传算法对墙架进行轻量化,以质量最轻和最大等效应力最小值作为目标,完成轻量化设计任务。通过分析比较两种轻量化后的墙架,基于代理模型的优化算法更加适用于墙架轻量化设计研究,轻量化后墙架质量减少了29.78kg,降低26.45%,最大应力和位移变形小于安全值,利用实验研验证该方法的有效性。(2)根据渔船实际受到的载荷情况,将锚泊设备中基座所受载荷分为支持负载和上浪载荷。根据两种工况分析,将kriging响应面优化引入到基座优化设计中,采用拉丁超立方抽样完成试验设计,构建kriging响应面模型,完成轻量化分析设计。基座质量从453.13kg减少到395kg,降低14%,最大等效应力小于屈服极限,最大位移变形处于安全范围内,通过实验验证该方法对基座轻量化的有效性。(3)渔船锚泊设备中齿轮箱在实际工作中主要受支持负载的影响,根据所受的载荷对齿轮箱箱体进行轻量化分析,采用上述轻量化方法,轻量化后箱体质量从374.04kg减少到335.47kg,降低10%,最大应力和变形都处于安全范围内,最终通过实验验证了该方法对齿轮箱箱体轻量化的有效性。(4)通过本文轻量化设计,减轻了渔船锚泊设备质量,降低材料总成本,促进低能耗、污染小的目标实现。填补了基于代理模型的锚泊设备轻量化设计技术空白。
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