刘宏亮，夏利娟，吴嘉蒙

（1.上海交通大学海洋工程国家重点实验室，上海200240；2.中国船舶及海洋工程设计研究院，上海200011）

生长进化拓扑优化算法在油船中剖面结构优化上的运用

刘宏亮1，夏利娟1，吴嘉蒙2

（1.上海交通大学海洋工程国家重点实验室，上海200240；2.中国船舶及海洋工程设计研究院，上海200011）

单元进化生长拓扑优化算法较之其他拓扑优化算法有其独特之处，文章通过引入单元生长进化算法对VLCC中剖面横撑结构进行优化设计。结合单元应力指标函数及单元权重系数确定优化模型的目标函数，通过计算单元应力确定单元权重系数的迭代递推关系式，结合有限元平衡方程建立优化数学模型，通过解析计算知优化模型目标函数的取值主要取决于体积函数值，依此建立完整的单元生长进化优化流程。通过与ANSYS连续体拓扑优化计算的比较可知单元生长进化算法更加简单高效，对VLCC轻量化设计具有一定的理论参考价值。

单元生长进化算法；拓扑优化；应力指标函数；VLCC中剖面优化

0 引言

图1 VLCC典型的横撑布置Fig.1 Typical VLCC’s transverse brace arrangement

目前，我国设计和建造的油船与国外同类型船相比还是存在一定差距，主要反映在空船重量偏高、油耗偏高、建造效率偏低等，其中空船重量的差异直接影响了诸如油耗、建造成本、船舶能效设计指数（EEDI）等指标。具体地说，目前国内建造的32万吨VLCC的平均空船重量约为46 500吨，而韩国建造的同尺度VLCC的平均空船重量仅为44 500吨左右。因此，有必要运用结构优化设计方法，改进现有的油船结构设计，以取得更好的经济效益。……