赵正亮魏斌
澳龙船艇科技有限公司广东省中山市528462
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、多目标模糊优化设计法、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。
关键词：船舶结构；优化设计；方案
引言
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.结构设计的要求
对船体结构的设计要求大致包括以下几方面：可靠性，使用性，工艺性及维护性。其中最重要的是可靠性要求，它为船舶执行任务提供一个基础，可靠性规定了结构必须满足的应力，变形，稳定性以及动力特性等要求，目前这些要求主要反映在有关的规范，规则中。他们是根据理论计算分析，并且总结多年来航运经验制定出来，是结构设计的依据，结构设计之前要明确设计的依据。
工艺性主要是考虑设计的结构便于制造，保证质量。限于对钢板弯曲能力，为了充分利用自动焊机，减少装配量，提高劳动效率，骨材间距不要太小.为降低建造成本，尽量使用轧制型材或标准型材。如舱口尺寸不能太小以免形响装卸效率，客船船体总变形不要太大以免影响旅客的恐慌，这些问题在设计中都应当考虑满足。
设计出满足上述条件的船体结构不是唯一的，衡量设计水平高低主要是建造成本，无论是船东还是船厂都讲究经济效益，所以设计时结构要减少材料消耗，要容易制造。重量减少了，还能相应提高航速续航力，提高运输能力，所以结构设计要重量、成本两兼顾。
2.基于可靠性的优化设计方法
概率论与数理统计方法首先在40年代后期由原苏联引入到结构设计中，产生了安全度理论。这种理论以材料匀质系数、超载系数、工作条件系数来分析考虑材料、载荷及环境等随机性因素。早在50年代，人们就在船舶结构的优化设计中指出了可靠性概念，随后，船舶设计的可靠性受到人们的重视，开始研究可靠性设计方法在船舶结构建造中的应用。
船舶结构可靠性的理论和方法根据设计目标的不同要求，可以得出不同的结构可靠性的优化设计准则。大体分为以下3种：
式中，a1，a2分别代表结构重量和破损概率的重要度程度，而且满足a1+a2≥1.0，a1，a2≥0；uw，upf分别为代表相应的满意度。
关于船舶结构的可靠性优化设计方法的研究越来越多，逐渐成为船舶的结构优化设计中的重要方向。但是，可靠性的优化设计方法除了在大规模的随机性非线性规划求解中存在困难外，还有一个重要的难点在于评估船舶结构可靠性的过程很复杂，而且计算量大。
3.船舶结构的完整性检查
船舶的甲板、舷侧及船底骨架无论是在何种结构条件下，都应具备良好的连接性，以便使船体结构整体性完整。对于纵向骨架过舱壁处可以采取以下形式进行良好的衔接：①用有面板或折边的肘板与舱壁或垂直桁（扶强材）连接，肘板直角边长等于骨架高度，厚度和面板尺寸与骨架相同。②将骨架面板在1个肋距内逐渐放宽，至舱壁处为原宽度的2倍，并与舱壁焊接。③骨架在1个肋距内升高至原高度的1.5倍，面板相应延伸至舱壁，并与舱壁焊接。
在船舶骨架上连接有效的框架对整个船体结构的影响非常严重，因此应着重注意避免出现错位、断头或未能有效连接等错误。
主要问题：舱壁两侧的纵向构件不连续；纵向构件在舱壁处终止，形成断面；横向甲板、舷侧骨架与船底实肋板安装错位或没有效连接；纵向构件过舱壁处欠缺加强的过渡区域。
4.船舶焊缝检查
船体焊接对于焊缝的要求是不能过于集中，尤其是不能过多布置在应力集中区域，平行焊缝之间的距离一般不小于8mm，对接焊缝与角焊缝之间的平行距离不应小于30mm，同时应注意不要让对接焊缝的尖角相交。设备和甲板机械下构件的角焊缝，在加强区域内应为双面连续焊。
构件的端部应按下述规定进行双面连续焊加强：（1）应用连续包角焊对骨材的端部进行设置，长度一般不小于75mm。（2）各种构件的切口、切角、开孔的两端，应进行包角焊，长度不小于50mm。（3）构件对接接头的两侧要有一段对称的角焊缝，长度不小于75mm。
对于焊缝的选择，应根据实际情况来判断。一般情况下，对于焊缝在300mm之内则采用连续焊，双面连续焊则可以使用在肘板与构件的焊接当中，焊脚以1级焊缝为准。主要问题：焊缝咬边、焊瘤、弧坑、飞溅等不足；焊缝高度不够；构件焊接规格不满足要求；高度构件与其他构件或外板相交处间隙过大，有镶嵌物，平行焊缝间距太小；应该塞焊处无塞焊；构件连接处应加强焊的部位焊接质量低下。
5.结束语
对船舶结构优化设计方法的研究，我们得出在进行船舶结构优化设计的时候，往往会涉及到很多相互制约和互相影响的因素，这就需要设计人员权衡利弊，进行综合考察，不但要进行结构参数与结构型式的优选，而且还要针对具体情况对做出的方案进行评估、优选和排序。通过什么准则对不同的方案进行综合评估，得出最优方案，成为专家和设计人员需要继续研究的问题。
参考文献：
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