轻量化结构设计的新颖度评价及安全评估方法

doi:10.19423/j.cnki.31-1561/u.2024.01.011

船舶 ›› 2024, Vol. 35 ›› Issue (01): 118-129.DOI: 10.19423/j.cnki.31-1561/u.2024.01.011

轻量化结构设计的新颖度评价及安全评估方法

吴嘉蒙^1,2, 汤雅敏^1,2, 朱文博^1,2, 蔡诗剑^1,2, 韩涛^1,2, 朱俊侠^1,2, 王元^1,2

1.上海市船舶工程重点实验室上海 200011;
2.中国船舶及海洋工程设计研究院上海 200011

收稿日期:2023-10-24 修回日期:2023-11-28 出版日期:2024-02-25 发布日期:2024-03-01
作者简介:吴嘉蒙（1976-）,男,博士,研究员。研究方向：船体结构共性技术和结构先进设计技术。汤雅敏（1992-）,女,硕士,工程师。研究方向：结构安全评估和结构优化等。朱文博（1990-）,男,硕士,高级工程师。研究方向：载荷预报和结构安全评估等。蔡诗剑（1980-）,男,硕士,研究员。研究方向：结构安全评估和结构优化等。韩涛（1991-）,男,硕士,工程师。研究方向：结构安全评估和结构优化等。朱俊侠（1994-）,男,硕士,工程师。研究方向：结构安全评估和结构优化等。王元（1991-）,女,硕士,工程师。研究方向：结构安全评估和结构优化等。
基金资助:
工信部高技术船舶科研项目（MC-201604-C04）

Novelty Evaluation and Safety Assessment Method for Lightweight Structural Design

WU Jiameng^1,2, TANG Yamin^1,2, ZHU Wenbo^1,2, CAI Shijian^1,2, HAN Tao^1,2, ZHU Junxia^1,2, WANG Yuan^1,2

1. Shanghai Key Laboratory of Ship Engineering, Shanghai 200011, China;
2. Marine Design & Research Institute of China, Shanghai 200011, China

Received:2023-10-24 Revised:2023-11-28 Online:2024-02-25 Published:2024-03-01

摘要/Abstract

摘要： 轻量化技术是未来船舶发展的重要趋势。轻量化的船体结构设计,可能出现突破现有规范的新颖设计,包括新型结构或新材料。在现有船舶结构安全评估体系综述的基础上,该文重点阐述了轻量化结构设计的安全评估流程和方法,包括替代设计流程、新颖度评价指标及方法、基于极限状态的结构安全评估准则确定方法等。在此基础上应用文章所提出的轻量化结构设计新颖度评价及安全评估方法,针对国内公开文献发表的油船、散货船和集装箱船轻量化结构设计的典型案例进行应用性分析。文中轻量化结构设计的新颖度评价及安全评估方法可为相应的新颖或替代设计的结构安全性评估提供途径和方法。

关键词: 轻量化, 结构优化, 新颖度, 安全评估, 等效替代

Abstract: Lightweight technology is an important development trend of ships. Lightweight hull structure design may lead to novel designs that break through existing standards, including new structures or new materials. Based on an overview of the existing safety assessment system for ship structures, it focuses on the safety assessment process and methods for the lightweight structural design, including alternative design process, novelty evaluation indicators and approaches, and methods for determining structural safety assessment criteria based on limit states. The proposed novelty evaluation and safety assessment methods for the lightweight structural design are then applied for practical analysis of the typical cases of the lightweight structural design for oil tankers, bulk carriers, and container ships from literatures published at home. The proposed novelty evaluation and safety assessment methods for lightweight structural design can provide approaches and methods for the structural safety assessment of the corresponding new or alternative designs.

Key words: lightweight, structural optimization, novelty, safety assessment, equivalent substitution

中图分类号:

U661.4

吴嘉蒙, 汤雅敏, 朱文博, 蔡诗剑, 韩涛, 朱俊侠, 王元. 轻量化结构设计的新颖度评价及安全评估方法[J]. 船舶, 2024, 35(01): 118-129.

WU Jiameng, TANG Yamin, ZHU Wenbo, CAI Shijian, HAN Tao, ZHU Junxia, WANG Yuan. Novelty Evaluation and Safety Assessment Method for Lightweight Structural Design[J]. Ship & Boat, 2024, 35(01): 118-129.

参考文献

[1] 国家制造强国建设战略咨询委员会. 《中国制造2025》重点领域技术路线图[EB/OL].[2023-10-12]. http://www.cae.cn/cae/html/files/2015-10/29/20151029105822561730637.pdf.
[2] 中国船舶及海洋工程设计研究院. “船体实用轻量化设计技术研究”技术总结报告[R]. 2019.
[3] 陈映秋. 国际船舶标准对设计理念的影响[C]//2005年中国船舶工业发展论坛论文集, 北京, 中国, 2005: 171-185.
[4] IACS. Common structural rules for bulk carriers and oil tankers[S]. London: IACS, 2015.
[5] IMO. Adoption of the international goal-based ship construction standards for bulk carriers and oil tankers[S]. London: IMO, 2010.
[6] 帕帕尼古拉乌. 基于风险的船舶设计[M]. 陈刚, 译. 上海: 上海交通大学出版社, 2011.
[7] IMO. Revised guidelines for formal safety assessment (FSA) for use in the IMO rule-making process, MSC-MEPC.2/Circ.12/Rev.2[S]. London: IMO, 2018.
[8] IMO. Goal-based new ship construction standards-safety level approach, MSC 81/6/2[S]. London: IMO, 2006.
[9] ISO. ISO 18072-1. Ships and marine technology-ship structures-part 1: general requirements for their limit state assessment[S]. Geneva: ISO, 2007.
[10] 吴嘉蒙. 面向目标型标准的集装箱船结构设计方法研究[D]. 上海: 上海交通大学, 2022.
[11] 中国船级社. 船舶替代设计和布置应用指南[S]. 北京: 中国船级社, 2019.
[12] QIU W Q, GAO C, SUN L, et al.2016. Research on topology optimization for tankers structures in cargo tank region[C]//TSCF 2016 Shipbuilders Meeting, Busan, Korea, 2016.
[13] 邱伟强, 杨德庆, 高处, 等. 基于拓扑优化的油船货舱结构设计研究[J]. 船舶, 2016, 27(5): 1-11.
[14] 朱俊侠, 吴嘉蒙. 基于变密度法的VLCC货舱内横向强框架拓扑优化研究[J]. 船舶, 2019, 30(6): 123-132.
[15] 朱俊侠, 吴嘉蒙, 刘亚冲, 等. 复杂船体结构拓扑优化中最小稳定拓扑优化板厚的快速确定方法[J]. 中国舰船研究, 2021, 16(6): 159-165.
[16] 陈倩, 汤雅敏, 韩涛, 等. 油船类桁架式支撑结构下双层底肋板的描述性要求[J]. 船舶工程, 2021, 43(增刊1): 179-183.
[17] TANG Y M, HAN T, LI P S, et al.Safety analysis of new inclined strut and double bottom floor for oil tankers[C]//International Ocean and Polar Engineering Conference (ISOPE), Shanghai, China, 2022.
[18] 汤雅敏, 高处, 吴嘉蒙, 等. 油船类桁架式斜撑结构屈曲强度分析[C]//2020年船舶与海洋结构学术会议, 成都, 中国, 2020.
[19] 谢小龙, 罗仁杰, 次洪恩, 等. 船体应力释放孔的设计[J]. 船海工程, 2019, 48(4): 51-54.
[20] 李丹丹, 韩钰, 陈乐昆. 大型集装箱船横舱壁结构形式探讨[J]. 船舶, 2017, 28(4): 47-52.

编辑推荐

Metrics

联系电话：（021）63161688-105006
传真：（021）63151255
E-mail：chuanbo@maric.com.cn

轻量化结构设计的新颖度评价及安全评估方法

Novelty Evaluation and Safety Assessment Method for Lightweight Structural Design

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

[1]	胡云波, 陈香润. 变距液压集成泵站轻量化设计及试验[J]. 船舶, 2023, 34(04): 122-130.
[2]	张伟, 乔薛峰, 高晓磊, 孙明宇. 基于SOLAS公约体系的国际船舶破舱稳性发展综述[J]. 船舶, 2023, 34(03): 35-43.
[3]	柯力, 张延昌, 刘昆, 王元, 吴嘉蒙. 基于铝质夹层板的上层建筑轻量化设计[J]. 船舶, 2019, 30(05): 25-36.
[4]	周佳;陆响晖;沈志平;王璞;. 半潜式生产平台立柱与上部模块连接结构设计优化及可靠性分析[J]. 船舶, 2019, 30(02): 1-6.
[5]	王元;吴嘉蒙;. 基于Excel-Mars2000-Isight平台的油船中横剖面结构尺寸优化[J]. 船舶, 2019, 30(01): 119-127.
[6]	沈晓迪;赵欣;王智远;. 超大型散货船货舱结构轻量化设计研究[J]. 船舶, 2018, 29(S1): 173-180.
[7]	马冬辉;祖巍;. 基于风险的导管架平台水下结构安全检测规划[J]. 船舶, 2017, 28(06): 8-12.
[8]	邱伟强;杨德庆;高处;孙利;. 基于拓扑优化的油船货舱结构设计研究[J]. 船舶, 2016, 27(05): 1-11.
[9]	魏刚;. 基于MSC/NASTRAN的小水线面双体船结构优化设计研究[J]. 船舶, 2015, 26(06): 35-39.
[10]	周博;. 波浪补偿起重机基座加强结构优化设计[J]. 船舶, 2012, 23(04): 45-48.
[11]	陈曙梅;汪战军;杨东亚;. 浅谈耙吸挖泥船的结构设计优化[J]. 船舶, 2012, 23(01): 29-32.
[12]	郭晓浩;陈源华;乔国瑞;. 大型耙吸挖泥船泥舱箱型肋板结构优化[J]. 船舶, 2011, 22(06): 36-.
[13]	顾俊;唐尧;. “自强”号生产平台结构强度分析[J]. 船舶, 2010, 21(06): 10-15.
[14]	孙雪荣;马网扣;. 克令吊基座的局部加强结构优化设计研究(续)[J]. 船舶, 2009, 20(03): 26-29.
[15]	孙雪荣;许彬;. 克令吊基座的局部加强结构优化设计研究[J]. 船舶, 2006, 17(06): 21-26.