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摘要：随着我国市场经济的迅速发展，船舶行业也得到了较好的发展，在科技时代背景下，船舶建造行业也面临着较大的挑战，对船舶的制造速度和制造质量提出了更高的要求。借助何种手段，在确保船舶制造质量的同时，缩减制造速度是当前船舶制造企业首要解决的难题。
关键词：船舶结构；优化设计；方法及应用
1船舶结构设计的实施途径
1.1优化整合船舶设计
（1）优化整合船体结构。对于船舶的结构设计，需要积极优化船体结构，全面考虑资源与能源的节约，针对船舶的型号与尺度进行必要的优化，尽可能提升船舶的航速，增强船舶的稳定性，提高船舶的载重量，保证船舶的安全性。
（2）优化船舶节能设计。针对船舶进行节能设计方面的优化，一是重视新能源的研发利用，如积极利用风能、水能、太阳能等新能源，发挥新能源对船舶节能优化设计的利导作用；二是有效地提升优化推进方式，如寻求更为高效、节能的优化推进手段，快速实现优化推进的效果；三是关注燃油利用率的提高，如采用先进的燃油使用技术，促进燃油使用率的提升，进而实现节能环保的效果；四是注重能源循环使用技术的利用，如回收废气再利用技术和分离废弃物再利用技术的使用，从而有效实现绿色船舶节能设计的优化。
1.2优化选择结构材料
（1）涂装材料。我国传统船舶工程选择的涂装材料对于水源、环境以及人体的危害都较大，其往往针对待涂装的钢材进行前期处理，然后再对处理后的钢材进行二次涂装。该涂装处理过程较为繁琐，且资源浪费与环境污染都较为严重，因此在绿色船舶设计中要尽量避免采用传统的涂装材料，并且应尽量使用先进的涂装技术，积极选用绿色环保的涂料，将涂装材料对于环境、水源以及人体的危害降至最低程度，从而实现绿色船舶结构设计的目的。
（2）焊接材料。我国船舶工程使用的传统焊接材料中包含着一定量的助焊药剂，该助焊药剂在高温焊接作业下极易挥发至空气中，直接危害到作业人员的身体健康，并造成一定的环境污染。在绿色船舶设计中，选用的焊接材料需要确保低烟低毒，并采用先进的焊接工艺利导焊接材料发挥实际效能。
（3）绝缘材料。我国船舶工程中使用的传统绝缘材料往往为玻璃棉、矿棉等材料，这些传统绝缘材料在废弃后，难以进行降解处理，且对于土壤与水源的污染严重，故不适宜在绿色船舶设计中应用该类绝缘材料。在绿色船舶绝缘材料选择上，需要重点考虑绝缘材料的环保性与技术性，尽可能应用先进高效的新型环保绝缘材料，确保船舶工程结构实现绿色环保设计。
1.3船舶标准及模块化设计计
（1）船舶标准化设计。船舶采用标准化的设计能够有效优化船体结构。在船舶工程使用零件的选择上严格按照标准进行，可以有效避免选择失误带来的损失与浪费，且标准的零件等材料可以有效发挥其性能，有助于材料之间的衔接组合，进而实现船体结构的优化，有效提升资源的利用率，达到节能环保的效果。
（2）船舶模块化设计。绿色船舶实行模块化设计，有利于提升工作效率与质量。模块化设计避免了逐件完成分装任务所耗费的大量资金与人力，使得物尽其用、人尽其能，且有效降低了噪音污染，促进设备的及时更新，从而有助于资源的优化整合，实现绿色船舶工程的节能环保目的。
2船舶板架结构动力优化设计的具体方法
2.1船舶与海洋平台结构动力优化设计
船舶与海洋平台的结构动力优化设计活动中最大的限制因素就是结构动态响应与设计变量之间的关系。由于两者的关系属于高度非线性，所以在实际设計优化过程中只能够通过可行域对其连通性进行判断，所以优化的难度相对较大。根据国内一些学者的研究情况来看，通过可行域调整、一维搜索以及自适应运动极限调整等方式能够优化求解算法，让优化设计的结果更加接近实际数据。设计师通过实际环境载荷对海洋导管架的平台结构进行了研究，同时也对导管架的海洋平台结构进行了尺寸以及形状方面的优化，提升了非线性设计的可能性，也为实现船舶与海洋平台结构动力的优化设计提供了新的思路与方向。
2.2夹层结构力学特性优化与设计
金属夹层结构具有良好的机械性能，其不但重量轻、强度高，而且具有良好的隔音性能与隔热性能，通过特殊的表层处理还可以获得不错的耐腐蚀性，所以在夹层的结构力学优化与设计中应用极为广泛。目前最为常见的夹层结构就是上下面板与中间芯层组成的夹层结构，其按照结构形式可以分为连续型以及离散型两种不同的形式。其中结构形式为连续的力学性能更加稳定，离散型的则具有更高的强度，在一些特殊的夹层结构设计中的应用也相对广泛一些。
3船舶结构创新优化设计方式及应用实例
3.1遗传模型优化设计方式
遗传模型是在相关数学模型变量属性的基础上演变而来，能够将结构优化设计划分为离散变量模型、连续变量模型、混合变量模型。基于传统模型结构优化设计中的不足之处，相关专家学者研发出了一种全新的算法，依照船舶结构设计的特征，融入生物进化知识，创新遗传算法。经过实验得知，这类遗传算法具备较强的鲁棒性，不需要导数资料，就能够借助目标函数的方式，将之前的不足之处及时完善。相应工作由编码集完成，利用二进制将相应的变量关系表现出来，有效解决在设计过程中连续性、离散性问题。效仿生物进化的方式开展交叉算子、再生算子、异化算子。通过实践证明，这类优化设计方式适用于各类繁琐的设计环境。在实际的应用中，遗传优化设计方式具有显著的应用效果，是工程设计上的又一次革新，意义显著。
3.2模糊原理优化设计方式
模糊原理最早起源于1980年，是在模糊判决的基础上创新出的限界搜索法，将其应用在船舶结构优化设计中，能够有效处理机构优化的难题。应用健全的模糊目标原理，将阈值视为变量（附加），有效避免了一次求解下的最大水平法，在求解之后只需要对施工、结构等要素进行思考，创建要素权重集与排序结合的模糊评价方式，在此基础上确定模糊约束容差值。例如：在对油船的槽形、横舱壁、剖面、其他结构等进行计算，首先需要结合工程的实际情况，明确模糊要素的覆盖情况，接着再借助模糊优化设计方式，在减少原材料的基础上，实现设计的优化性。
模糊船舶结构优化设计在较为繁杂的设计工程内，会存在着多个目标问题，在最大法背景下，对模糊结构优化设计进行扩张，能够实现多目标模糊优化设计方法的融合，同时实现了约束、目标不同层次的模糊性。在应用过程中首先需要创建符合模糊约束的目标子集，接着按照模糊判决，将其转变为普通的规划接着开展求解。模糊船舶结构优化设计在实际的应用中，不仅能够满足现实的设计需求，同时相关工作人员还能够结合实际状况，选取应用，具有较强的适用性。
3.3智能型优化设计方式
由于当前属于科学技术时代，因此，在船舶结构设计中智能型优化设计方式使用较为普遍，在明确了最基础的设计方式之后，接着根据实际情况深入研究设计问题，用数学规划的方案总结出最佳的设计方案。例如：某船舶结构设计公司，借助智能型优化设计方式，系统内部的专家技术系统，为优化结构设计奠定了基础，在实际的应用中发现智能型船舶结构优化设计有效融合了经典的优化设计方式与人工智能，全面提升系统的设计效率。
结语：
随着科学技术的迅速发展，结构优化设计逐渐得到人们的重视。在船舶结构设计中应该结合实际的建造需求，优化设计方式。就目前船舶结构设计情况而言，应用了形状优化、模糊优化、遗传优化等设计方式，在此背景下很大程度推动了船舶结构优化设计的发展，为船舶结构优化设计的发展奠定了基础。
参考文献：
[1]何力，程远胜，刘均.基于动力刚度法与离散方案库的船舶板架结构动力优化设计（英文）[J].船舶力学，2012，16（06）：668-683.
关键词：船舶结构；优化设计；方法及应用
1船舶结构设计的实施途径
1.1优化整合船舶设计
（1）优化整合船体结构。对于船舶的结构设计，需要积极优化船体结构，全面考虑资源与能源的节约，针对船舶的型号与尺度进行必要的优化，尽可能提升船舶的航速，增强船舶的稳定性，提高船舶的载重量，保证船舶的安全性。
（2）优化船舶节能设计。针对船舶进行节能设计方面的优化，一是重视新能源的研发利用，如积极利用风能、水能、太阳能等新能源，发挥新能源对船舶节能优化设计的利导作用；二是有效地提升优化推进方式，如寻求更为高效、节能的优化推进手段，快速实现优化推进的效果；三是关注燃油利用率的提高，如采用先进的燃油使用技术，促进燃油使用率的提升，进而实现节能环保的效果；四是注重能源循环使用技术的利用，如回收废气再利用技术和分离废弃物再利用技术的使用，从而有效实现绿色船舶节能设计的优化。
1.2优化选择结构材料
（1）涂装材料。我国传统船舶工程选择的涂装材料对于水源、环境以及人体的危害都较大，其往往针对待涂装的钢材进行前期处理，然后再对处理后的钢材进行二次涂装。该涂装处理过程较为繁琐，且资源浪费与环境污染都较为严重，因此在绿色船舶设计中要尽量避免采用传统的涂装材料，并且应尽量使用先进的涂装技术，积极选用绿色环保的涂料，将涂装材料对于环境、水源以及人体的危害降至最低程度，从而实现绿色船舶结构设计的目的。
（2）焊接材料。我国船舶工程使用的传统焊接材料中包含着一定量的助焊药剂，该助焊药剂在高温焊接作业下极易挥发至空气中，直接危害到作业人员的身体健康，并造成一定的环境污染。在绿色船舶设计中，选用的焊接材料需要确保低烟低毒，并采用先进的焊接工艺利导焊接材料发挥实际效能。
（3）绝缘材料。我国船舶工程中使用的传统绝缘材料往往为玻璃棉、矿棉等材料，这些传统绝缘材料在废弃后，难以进行降解处理，且对于土壤与水源的污染严重，故不适宜在绿色船舶设计中应用该类绝缘材料。在绿色船舶绝缘材料选择上，需要重点考虑绝缘材料的环保性与技术性，尽可能应用先进高效的新型环保绝缘材料，确保船舶工程结构实现绿色环保设计。
1.3船舶标准及模块化设计计
（1）船舶标准化设计。船舶采用标准化的设计能够有效优化船体结构。在船舶工程使用零件的选择上严格按照标准进行，可以有效避免选择失误带来的损失与浪费，且标准的零件等材料可以有效发挥其性能，有助于材料之间的衔接组合，进而实现船体结构的优化，有效提升资源的利用率，达到节能环保的效果。
（2）船舶模块化设计。绿色船舶实行模块化设计，有利于提升工作效率与质量。模块化设计避免了逐件完成分装任务所耗费的大量资金与人力，使得物尽其用、人尽其能，且有效降低了噪音污染，促进设备的及时更新，从而有助于资源的优化整合，实现绿色船舶工程的节能环保目的。
2船舶板架结构动力优化设计的具体方法
2.1船舶与海洋平台结构动力优化设计
船舶与海洋平台的结构动力优化设计活动中最大的限制因素就是结构动态响应与设计变量之间的关系。由于两者的关系属于高度非线性，所以在实际设計优化过程中只能够通过可行域对其连通性进行判断，所以优化的难度相对较大。根据国内一些学者的研究情况来看，通过可行域调整、一维搜索以及自适应运动极限调整等方式能够优化求解算法，让优化设计的结果更加接近实际数据。设计师通过实际环境载荷对海洋导管架的平台结构进行了研究，同时也对导管架的海洋平台结构进行了尺寸以及形状方面的优化，提升了非线性设计的可能性，也为实现船舶与海洋平台结构动力的优化设计提供了新的思路与方向。
2.2夹层结构力学特性优化与设计
金属夹层结构具有良好的机械性能，其不但重量轻、强度高，而且具有良好的隔音性能与隔热性能，通过特殊的表层处理还可以获得不错的耐腐蚀性，所以在夹层的结构力学优化与设计中应用极为广泛。目前最为常见的夹层结构就是上下面板与中间芯层组成的夹层结构，其按照结构形式可以分为连续型以及离散型两种不同的形式。其中结构形式为连续的力学性能更加稳定，离散型的则具有更高的强度，在一些特殊的夹层结构设计中的应用也相对广泛一些。
3船舶结构创新优化设计方式及应用实例
3.1遗传模型优化设计方式
遗传模型是在相关数学模型变量属性的基础上演变而来，能够将结构优化设计划分为离散变量模型、连续变量模型、混合变量模型。基于传统模型结构优化设计中的不足之处，相关专家学者研发出了一种全新的算法，依照船舶结构设计的特征，融入生物进化知识，创新遗传算法。经过实验得知，这类遗传算法具备较强的鲁棒性，不需要导数资料，就能够借助目标函数的方式，将之前的不足之处及时完善。相应工作由编码集完成，利用二进制将相应的变量关系表现出来，有效解决在设计过程中连续性、离散性问题。效仿生物进化的方式开展交叉算子、再生算子、异化算子。通过实践证明，这类优化设计方式适用于各类繁琐的设计环境。在实际的应用中，遗传优化设计方式具有显著的应用效果，是工程设计上的又一次革新，意义显著。
3.2模糊原理优化设计方式
模糊原理最早起源于1980年，是在模糊判决的基础上创新出的限界搜索法，将其应用在船舶结构优化设计中，能够有效处理机构优化的难题。应用健全的模糊目标原理，将阈值视为变量（附加），有效避免了一次求解下的最大水平法，在求解之后只需要对施工、结构等要素进行思考，创建要素权重集与排序结合的模糊评价方式，在此基础上确定模糊约束容差值。例如：在对油船的槽形、横舱壁、剖面、其他结构等进行计算，首先需要结合工程的实际情况，明确模糊要素的覆盖情况，接着再借助模糊优化设计方式，在减少原材料的基础上，实现设计的优化性。
模糊船舶结构优化设计在较为繁杂的设计工程内，会存在着多个目标问题，在最大法背景下，对模糊结构优化设计进行扩张，能够实现多目标模糊优化设计方法的融合，同时实现了约束、目标不同层次的模糊性。在应用过程中首先需要创建符合模糊约束的目标子集，接着按照模糊判决，将其转变为普通的规划接着开展求解。模糊船舶结构优化设计在实际的应用中，不仅能够满足现实的设计需求，同时相关工作人员还能够结合实际状况，选取应用，具有较强的适用性。
3.3智能型优化设计方式
由于当前属于科学技术时代，因此，在船舶结构设计中智能型优化设计方式使用较为普遍，在明确了最基础的设计方式之后，接着根据实际情况深入研究设计问题，用数学规划的方案总结出最佳的设计方案。例如：某船舶结构设计公司，借助智能型优化设计方式，系统内部的专家技术系统，为优化结构设计奠定了基础，在实际的应用中发现智能型船舶结构优化设计有效融合了经典的优化设计方式与人工智能，全面提升系统的设计效率。
结语：
随着科学技术的迅速发展，结构优化设计逐渐得到人们的重视。在船舶结构设计中应该结合实际的建造需求，优化设计方式。就目前船舶结构设计情况而言，应用了形状优化、模糊优化、遗传优化等设计方式，在此背景下很大程度推动了船舶结构优化设计的发展，为船舶结构优化设计的发展奠定了基础。
参考文献：
[1]何力，程远胜，刘均.基于动力刚度法与离散方案库的船舶板架结构动力优化设计（英文）[J].船舶力学，2012，16（06）：668-683.