多薄弱部位游艇艇體可靠度計(jì)算及優(yōu)化.pdf

1、玻璃鋼游艇的艇體一般采用整體成型工藝，玻璃纖維縱貫艇身鋪設(shè)，與基體固連形成一個(gè)連續(xù)構(gòu)件。艇體與其它加強(qiáng)和支撐結(jié)構(gòu)膠連，共同抵御外部環(huán)境載荷。游艇內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在交變載荷作用下，艇體會(huì)在多處產(chǎn)生薄弱部位。借鑒于鋼制船舶強(qiáng)度校核方法進(jìn)行的玻璃鋼游艇強(qiáng)度校核，認(rèn)為游艇最危險(xiǎn)截面出現(xiàn)在艇舯，其常規(guī)整體截面彎矩的強(qiáng)度校核，未能完全涵蓋艇體薄弱部位的校核，以提升艇體的整體可靠性。復(fù)合材料各向異性的力學(xué)特性和對(duì)缺陷敏感的特點(diǎn)，使得玻璃鋼艇體中對(duì)薄弱部

2、位的應(yīng)力和損傷都更加敏感，薄弱部位的存在對(duì)艇體安全性能的影響，開始被人們所重視。本文以玻璃鋼艇體為研究對(duì)象，以國(guó)內(nèi)某游艇企業(yè)的玻璃鋼游艇為例，研究不通過增加艇體局部鋪層而減少其艇體中薄弱部位的方法，開展了以下研究工作:
　　1)根據(jù)游艇技術(shù)資料建立游艇結(jié)構(gòu)三維模型，水動(dòng)力分析獲取游艇設(shè)計(jì)環(huán)境下的運(yùn)動(dòng)和受力情況，為有限元計(jì)算提供加載數(shù)據(jù)。分別計(jì)算游艇滿客出港、滿客進(jìn)港時(shí)中拱、中垂四種工況下的結(jié)構(gòu)應(yīng)力，根據(jù)應(yīng)力計(jì)算得到艇體最大蔡吳數(shù)確

3、定四種工況中薄弱部位的計(jì)算點(diǎn);采用一次二階矩法獲取41個(gè)計(jì)算點(diǎn)的可靠度，完成玻璃鋼游艇艇體薄弱部位的可靠度計(jì)算，以可靠性指標(biāo)為艇體局部薄弱的衡量標(biāo)準(zhǔn)，將艇體薄弱部位劃分為9個(gè)薄弱等級(jí)。艇體中最薄弱等級(jí)對(duì)應(yīng)的薄弱部位有3個(gè)，其中最薄弱點(diǎn)可靠性指標(biāo)為1.635，薄弱區(qū)間內(nèi)四種工況下的薄弱點(diǎn)累計(jì)總個(gè)數(shù)為25。
　　2)根據(jù)艇體多薄弱部位薄弱等級(jí)劃分后最高風(fēng)險(xiǎn)級(jí)所處位置，以游艇肋骨間距、肋骨根數(shù)為設(shè)計(jì)變量，實(shí)艇肋骨可布置區(qū)間長(zhǎng)度范圍和實(shí)際

4、生產(chǎn)工藝為約束條件，以游艇一階固有頻率最大為優(yōu)化目標(biāo)，利用接觸單元進(jìn)行游艇肋骨間距、布局的一級(jí)優(yōu)化。經(jīng)計(jì)算:一階固有頻率優(yōu)化后最薄弱部位四種工況下的可靠度提高幅度最大為57.62％，薄弱等級(jí)劃分區(qū)間內(nèi)的薄弱部位總個(gè)數(shù)減少40％。
　　3)根據(jù)肋骨布局的一級(jí)優(yōu)化結(jié)果，進(jìn)行以肋骨截面的形狀、尺寸為設(shè)計(jì)變量的二級(jí)優(yōu)化，通過仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)篩選了肋骨形狀尺寸的設(shè)計(jì)變量并建立二級(jí)優(yōu)化近似代理模型。本文實(shí)例研究顯示其二級(jí)優(yōu)化對(duì)最薄弱部位安全性的影