下载文档原格式
船舶结构优化设计的理论与实践船舶作为人类在海洋上的重要交通工具和工程装备，其结构的安全性、可靠性和经济性一直是船舶设计领域的核心关注点。
船舶结构优化设计旨在通过科学的方法和技术，在满足各种性能要求的前提下，实现结构重量最轻、强度和刚度最佳、成本最低等目标。
本文将从理论和实践两个方面对船舶结构优化设计进行探讨。
一、船舶结构优化设计的理论基础1、力学原理船舶在航行过程中会受到各种载荷的作用，如静水压力、波浪载荷、货物重量等。
因此，船舶结构优化设计必须基于力学原理，包括静力学、动力学、材料力学、结构力学等。
通过对这些力学知识的运用，可以准确地分析船舶结构在不同工况下的应力、应变和位移情况，为优化设计提供基础数据。
2、数学模型数学模型是船舶结构优化设计的重要工具。
常见的数学模型包括线性规划、非线性规划、整数规划、动态规划等。
这些模型可以将船舶结构的设计问题转化为数学上的优化问题，通过求解数学方程，得到最优的设计方案。
3、优化算法优化算法是求解数学模型的关键。
目前，在船舶结构优化设计中常用的优化算法有遗传算法、模拟退火算法、粒子群优化算法等。
这些算法具有不同的特点和适用范围，可以根据具体的设计问题选择合适的算法。
4、有限元分析有限元分析是一种有效的数值分析方法，可以对船舶结构进行精确的力学分析。
通过将船舶结构离散为有限个单元，并对每个单元进行力学计算，可以得到整个结构的应力、应变和位移分布。
有限元分析为船舶结构优化设计提供了可靠的分析手段。
二、船舶结构优化设计的实践应用1、船体结构优化船体是船舶的主体结构，其优化设计对于提高船舶的性能和经济性具有重要意义。
在船体结构优化中，可以通过改变船体的形状、尺寸、板厚等参数，来实现结构重量减轻、强度和刚度提高的目标。
例如，采用流线型的船体外形可以减小水阻力，提高船舶的航行速度；合理分布船体的板厚可以在保证强度的前提下减轻重量。
2、舱室结构优化船舶的舱室结构包括货舱、油舱、水舱等，其优化设计对于提高船舶的载货能力和安全性至关重要。
船舶结构设计中的优化方法研究1.材料优化：船舶结构设计中，材料的选择对于船舶的性能和成本有重要影响。
材料的优化方法主要包括研究不同材料的力学性能和耐久性能，针对具体的船舶类型和使用环境，选择最合适的材料。
例如，高强度钢材可以减轻船体重量，提高载重能力；复合材料可以提供良好的耐腐蚀性能等。
2.结构拓扑优化：结构拓扑优化是一种基于数学优化方法的设计方法，通过改变船舶结构的形状和布局，以达到减轻船体重量、提高结构刚度和减小船舶的阻力等目标。
这种优化方法可以通过数学模型和计算机软件来实现，能够在保证结构安全性的前提下，有效优化船舶结构。
3.结构刚度优化：结构刚度是船舶结构设计的重要指标之一、通过优化结构的刚度，可以提高船舶的稳定性和航行性能。
采用结构刚度优化方法，可以通过改变构件的尺寸和形状，来调整船舶结构的刚度。
此外，通过选择合适的支承结构和刚度分布，也可以实现结构刚度的优化。
4.结构疲劳寿命优化：船舶在长期使用的过程中，会受到疲劳破坏的影响。
结构疲劳寿命优化方法主要包括研究结构的疲劳损伤机理、确定结构的疲劳荷载谱以及预测结构的疲劳寿命等。
通过优化结构的设计和材料的选择，可以提高船舶的疲劳寿命，同时减少结构检测和维护的成本。
5.结构安全优化：船舶结构的安全性是设计中的重要考虑因素之一、结构安全优化方法主要包括研究结构的极限状态和破坏机制，通过合理的结构布局、加强关键部位的结构和采用合适的结构连接方式等手段，提高船舶结构的安全性。
总之，船舶结构设计优化方法是为了提高船舶性能和降低成本而进行的研究。
这些方法可以通过数学模型、计算机软件和实验手段来实现。
然而，每种方法都有其优缺点，需要根据具体情况选择最合适的方法。
此外，船舶结构设计的优化是一个复杂的过程，需要综合考虑结构的力学性能、材料的性能、船舶的使用环境和要求等因素，以实现最佳的设计效果。
试析船舶结构设计方式及其优化摘要：针对船舶结构设计方式及其优化，采用理论结合实践的方法，先分析了船舶结构设计中需要考虑的因素，接着探讨了船舶结构设计方法，最后提出船舶结构设计优化的要点。
分析结果表明，船舶结构设计对船舶结构的质量以及性能有很大影响，传统设计方法，存在一定的局限性，需要进行科学合理的优化，才能提升设计效果，保证船舶结构的稳定性，促使我国船舶建造事业健康发展。
关键词：船舶；结构设计；优化；遗传设计0 引言在我国社会经济高速发展的背景下，船舶工程事业取得了良好发展，同时对船舶结构设计提出了更高的要求，不仅仅需要按照船舶结构稳定性、耐久性、抗冲击性需求，也要注重轻量化，这就需要对船舶结构设计方法进行全面优化，以探索出更加科学、合理的船舶结构设计形式，在提升船舶使用性能的基础上，提升经济性。
因此，有必要对船舶结构设计方式及其优化进行分析。
1 船舶结构设计中需要考虑的因素在船舶结构设计为提升设计效果，需要综合考虑多方面因素，其中最关键的因素体现在两个方面，其一是工作环境，其二是船体载荷。
1.1 工作环境船舶在运行中长时间浸泡在水中，腐蚀速度非常快，如果没有做好维护保养工作，会大度缩短船舶的使用寿命。
而且船舶在航行中经常会遇到不良气候、波浪冲击、货物装卸时的机械碰撞等，船舶结构非常容易发生疲劳性损伤。
船舶结构长时间在腐蚀和疲劳性损伤的影响下，极易发生船体渗漏问题。
或者在波浪的冲击下，船舶结构可能会发生不同程度的变形，影响船舶航行的安全性。
1.2 船体荷载船舶在航行时，会受到多重荷载的同时影响，包括：船舶结构的自身重力、水的浮力、风力、惯性力、货物及人员的压力等。
在特殊情况下，还存在爆炸或者是撞击形成的突发荷载。
所以，在船舶结构设计中，不能只考虑单方面荷载，而是需要综合考虑所有可能遇到的荷载。
通过合理的结构设计来抵消或者分散不良荷载对船舶结构造成的影响，以实现船舶结构荷载均衡，提升船舶航行的稳定性。
船舶结构优化设计方法及应用实践摘要：近年来，经济快速发展，社会不断进步，任何船舶结构，都是非常具有复杂性的。
现阶段因为市场经济发展迅速，经济水平提升，促进科技迅速更新，国内的各个行业发展创新非常迅速，让船舶制造业也是要加强自身的转变，在船舶结构方面要运用合适的优化方法，让船舶结构可以符合客观的需求，达到良好的制造效果。
需要结合船舶的实际建造需求，对船舶结构展开适当优化设计。
该文是对船舶结构一些优化设计的方法展开分析，介绍船舶结构优化应用，希望对船舶制造业的实际发展有一定借鉴价值。
关键词：船舶结构；优化设计；方法；应用实践引言随着国民经济体制的不断改革，给各行各业带来了全新的机遇。
船舶制造领域，基于科技水平的提高实现了良好的发展。
目前，市场对船舶的质量和性能提出了全新的要求，为船舶制造企业带来了巨大的考验，因此，船舶制造企业必须秉承科技时代理念，积极开展船舶制造过程优化，并有效的提高船舶制造的速度和质量，才能确保船舶制造企业持续地发展。
在船舶制造领域中，在保障船舶质量问题的前提下，提高船舶制造效率是船舶企业最关注的问题，所以，实现船舶结构设计的全面优化具有重要意义。
1船舶结构设计概述船舶结构设计必须具备相应的使用性，同时在确保船舶行驶安全的基础上，针对船舶的外观进行设计、美化。
船舶航行安全是船舶结构设计的核心，结构设备必须要保证船舶的稳固性，满足力学建设的相关机理，同时应对船舶航行环境加以全面地分析，全面考虑航行时的水文、气候环境等，以使得船舶在航行过程中可以更好地应对突发性的极端天气。
船舶结构设计需结合各方面的因素，确保船舶建造的合理性。
例如在船舶建造过程中选择符合要求的高质量材料，船舶制造利用的板材必须具备合理的厚度、相应的弯曲度，不得为了过于追求成本的减少而选择质量较差的材料。
在船舶设计环节，需要高度关注设计时所选择的角度，同时将其全面列入到参考系统中，应当根据具体的船舶装载需求针对船舶的甲板、船体结构等加以科学、合理地设计，并且还需要给货物及船舶员工留有足够的空间；除此以外，在船舶结构设计的具体环节应高度重视船舶的舒适度、安全性等。
船舶结构强度分析与优化方法船舶作为一种重要的水上交通工具，其结构强度直接关系到船舶的安全性、可靠性和使用寿命。
因此，对船舶结构强度进行准确的分析和有效的优化是船舶设计和建造过程中至关重要的环节。
船舶在航行过程中会受到各种外力的作用，如静水压力、波浪载荷、货物载荷、风载荷等。
这些外力会使船舶结构产生变形和应力，如果应力超过了材料的强度极限，就会导致结构的破坏，从而引发严重的安全事故。
因此，在船舶设计阶段，就需要对船舶结构的强度进行精确的分析，以确保船舶在各种工况下都能够安全可靠地运行。
船舶结构强度分析的方法主要有两种：传统的解析方法和现代的数值方法。
传统的解析方法主要是基于材料力学和结构力学的理论，通过简化船舶结构的几何形状和载荷分布，建立数学模型，求解结构的应力和变形。
这种方法虽然简单直观，但由于其对船舶结构和载荷的简化过于严重，往往难以准确地反映船舶结构的实际受力情况，因此在现代船舶设计中已经逐渐被淘汰。
现代的数值方法主要包括有限元法、边界元法和有限差分法等。
其中，有限元法是目前船舶结构强度分析中应用最为广泛的方法。
有限元法的基本思想是将连续的船舶结构离散成有限个单元，通过对单元的分析和组合，求解整个结构的应力和变形。
这种方法可以较为准确地模拟船舶结构的复杂几何形状和载荷分布，从而得到较为精确的分析结果。
在进行船舶结构强度分析时，首先需要建立船舶结构的有限元模型。
这包括对船舶结构进行几何建模、网格划分、材料属性定义和边界条件设置等。
几何建模是将船舶结构的实际形状转化为计算机能够识别的数学模型，网格划分是将几何模型离散成有限个单元，材料属性定义是确定船舶结构所用材料的力学性能参数，边界条件设置是模拟船舶结构在实际运行过程中的约束和载荷情况。
建立好有限元模型后，就可以通过有限元分析软件进行求解。
求解的结果包括结构的应力分布、变形情况和振动特性等。
通过对这些结果的分析，可以评估船舶结构的强度是否满足设计要求。
新型船舶结构设计与优化随着科技的不断发展，船舶结构设计也正在不断地进行着优化与升级。
这种新型船舶结构设计往往能够更好地满足人们对于海洋运输的需求，并在海事安全和环保方面得到更好的保障。
如果说传统的船舶结构设计主要考虑船舶的航行性能和载重能力，那么新型船舶结构则更加注重节能减排和船舶的稳定性。
第一，从节能减排的角度出发，新型船舶结构设计主要在优化机舱设计、减小船舶阻力和提高燃油燃烧效率三方面进行了改进。
针对机舱设计，新型船舶通常会采用垂直重心、较低纵倾角以及船底形状的调整等措施来减小船舶的波浪阻力，提高航速。
同时，对于推进设备选型和推进器的姿态调整也需要更高的技术水平。
这些设计和姿态上的优化使得新型船舶在能耗方面得到了显著的降低。
其次，在阻力方面的优化也是新型船舶结构设计的一个重要方面。
为了减小阻力而在锚链区内设计光顶，减小船舶交汇处的涡流等都常常会被使用。
一些新材料的使用（例如聚合物可以在水中表现出液体状态，减小船舶摩擦阻力），但这需要更高的成本工作、更新和许可的核查。
而对于燃油燃烧效率的提高，新型船舶通常采取的方法是使用电动推进，减少燃油的使用。
此外，船舶光顶的使用也是一种方法。
我认为，燃油的节约和燃烧效率的提高正是新型船舶设计的重要目标之一，其意义不仅仅在于降低成本，也更为重要的是在环保和碳排放方面做出贡献。
第二，船舶的稳定性也是新型船舶结构设计所关注的重点之一。
稳定性是指船舶在面临海浪、海流、风力等自然因素时，能够维持稳定的状态。
为了提高船舶的稳定性，新型船舶结构设计通常采用的方法是调整船体型、船舶重心以及减小船舶的纵倾角。
通过科学、合理的设计和计算，可以确保船舶在最极端的海况下，仍然保持着稳定的状态。
此外，由于海洋事故的发生频率较高，新型船舶结构通常也考虑对船舶的安全进行更加细致、全面的把控。
在海上作业条件和危险情况下，一些结构也会更加结实和耐用。
总的来说，新型船舶结构设计的目的在于加强船舶的稳定性，降低船舶的运营成本，从而实现节能减排和环保。
船舶结构设计中的优化方法研究随着航运业的不断发展，船舶设计日益注重安全性、经济性以及环保性等方面。
而船舶结构设计是船舶建造时最基本、最重要的环节之一，所以设计人员需要采用一系列的优化方法，使得船舶结构设计更加科学化、合理化。
本文将介绍几种船舶结构设计中的优化方法。
1.结构拓扑优化结构拓扑优化是基于有限元分析的非线性优化方法。
主要通过调整船体的内部空间布置，来减轻船体自重，提高载重能力，并且减小阻力、提高速度，进而降低能耗。
采用结构拓扑优化方法后，能够获得最优的结构布置，在满足设计要求的同时最大限度地减少材料成本，提高船体的使用寿命。
2.多目标优化多目标优化指的是同时优化多个冲突的目标。
例如，对于集装箱船而言，需要平衡船舶的载重能力和航速，以及船舶的稳性和安全性。
传统的单目标优化难以解决这种多目标问题，因此需要采用多目标优化方法。
这种方法会分析不同目标之间的权衡关系，给出不同设计方案的权衡结果，帮助设计人员选择最优方案。
3.敏感性分析敏感性分析是指在给定的设计参数下，通过有限元分析模拟，来计算相应的结构响应，同时探索设计变量的大小和反应对于响应的变化。
敏感性分析可以显示设计参数的影响程度，设计人员可以获得直观感受，根据响应参数选择使用哪种设计参数。
4.进化算法进化算法包括遗传算法、粒子群算法和模拟退火算法等。
这类优化方法根据潜在解的评价指标，将解空间分为多个子空间，依次进行搜索并逐步收敛到最优解。
这些算法的优点在于能够处理多目标优化问题、全局搜索和能找到网格约束的非线性优化问题。
优化出来的设计方案几乎是最优解或者接近最优解的解。
在船舶结构设计中，采用这些优化方法能够获得成本最小、重量最轻、最具经济效益的设计方案。
同时优化设计能够提高船舶的使用寿命、安全性和环保性。
这些优化方法会为船舶工程师以及设计团队提供更好的工具支持，使得设计方案更加合理和可靠。
关于船舶结构优化设计方法的研究摘要：船舶结构的优化设计具有重要的意义，本文主要是对船舶结构优化设计的方法进行探讨，从经典优化设计方法、启发式优化设计方法以及基于代理模型的优化设计方法三个部分进行了分析。
关键词：船舶结构；优化设计；方法前言：船舶结构的优化设计受到多种因素的影响，比如要符合强度、稳定性、刚度、建造等多种要求，因此借助数学方法以及计算机编程的优势，对船舶结构参数机芯优化，能够使目标值达到最优。
一、经典优化设计方法传统的优化设计方法都是在简单结构基础上，尤其是采用规范公式或者是其他经验公式的求解方法。
一般在设计的过程中设计人员会将计算公式写成程序，然后利用数学规划等方式进行优化，最后得到答案。
准则法指的是结合问题的物理性质分析等建立最优设计准则，通过构造最优迭代式进行求解。
采用这种方式，具有计算简便的优势，同时其物理意义较为明确，优化过程中结构重分析次数也比较少，因此受到了欢迎。
在船舶工程中，经常采用的准则法是能量准则法、位移准则法等。
数学规划法是一种基础的设计方法，主要以规划论为基础，而且可以对不同性质的优化问题进行求解。
不过在早期船舶优化设计中，经典优化算法仍然存在很多的问题。
（一）在实际的设计过程中，准则法没有足够的数学理论支撑，因此导致准则法无法确保最终得到最优解，优化过程需要设计者进行干预。
数学规划法在数学理论基础上进行研究，具有极高的理论性，不过计算量太大成为负担，收敛比较慢，尤其是求解迭代次数随着设计变量维数的增大而增加。
（二）采用经典优化算法，搜索策略是基于梯度信息的最速下降法，不过实际工程问题的梯度信息却无法快速得到，所以经典算法在工程上的应用受到了限制。
（三）经典算法是基于梯度信息进行搜索，不过在高非线性问题的处理上，这一方法的使用只能得到局部的最优解，优化结果的好坏主要是依靠初始点的好坏，因此设计者需要进行多次试验才能确定初始点，降低工作效率。
二、启发式优化方法在船舶行业的飞速发展过程中，船舶大型化对结构重量提出了更高的要求，目前的设计要求越来越高，尤其设计的范围不再是简单的船舶结构，而是需要考虑船体的板架、舱段一直到整个船体。
大型集装箱船加装C型独立液货舱压力设计周琦，赵锐，龚伟兵（上海中远船务工程有限公司，上海200231）摘要：文章以某13500TEU集装箱船液化天然气（LNG）双燃料改装项目为例，介绍了不同结构形式独立液货舱的特点，并分析加装C型独立液货舱内部压力设计，为类似C型独立液货舱压力设计提供技术支撑。
关键词：大型集装箱船；C型独立液货舱；压力设计中图分类号：U672文献标志码：A doi：10.13352/j.issn.1001-8328.2023.03.004Abstract：This paper studies liquefied natural gas(LNG)dual fuel conversion project on a13500TEU con⁃tainer ship and introduces the characteristics of cargo tanks with different structural forms.In addition，it analyzes the internal pressure design of the type-C cargo tank，which provides technical support for the pressure design of similar type-C cargo tanks.Key words：large container ship；type-C cargo tank；pressure design受“碳达峰-碳中和”政策的影响，为了满足国际海事组织（IMO）海上环境保护委员会对全球海域船舶燃油0.5%含硫上限的要求，目前运营船舶主要采取以下3种方式进行应对：用低硫油代替传统燃油，安装脱硫塔和压载水改造，以及使用液化天然气（LNG）作为替代燃料。
其中，作为清洁能源的LNG燃料越来越受到业界的重视。
使用LNG作为替代燃料虽要求加装LNG独立液货舱，前期成本较大，但是伴随着加注网点的不断增加，加注技术的不断提升，从长期运营成本和脱硫效果来看，使用LNG作为替代燃料是绿色航运的必然发展趋势。
船舶结构优化设计方法及应用摘要：时代在快速发展，社会在不断进步，科技的不断发展与进步，对我国船舶建造提出了新的要求，针对结构展开优化设计，能提高船舶建造速度和质量，从而达到预期的建造目标。
在实际优化过程中要根据建造需求，融合现代船舶工程建造特点，利用最新的科学手段进行结构优化设计，确保船舶建造结构具有较强的综合性，并且能够随着科学的进步而创新，从而推动我国船舶建造产业发展。
本文针对船舶结构优化设计方法及应用展开分析，为相关工作人员提供借鉴参考。
关键词：船舶结构；优化设计；应用实践引言船舶结构优化设计，主要是指在符合刚度、强度、频率、稳定性以及制造等各类约束的基础上，充分发挥计算机编程及数学方法的作用，对船舶设计者所注重的结构参数（主要包括结构尺寸、布局、形式等）实施优化，确保目标值达到最优的设计过程。
1船舶建造特点1）建造周期长船舶建造项目周期长，工期都在一年以上，而且各工序之间环环相扣，必须做好全面的施工计划，确定各重大节点的目标时间，按需扩展到各个工序，配备相关作业人员，项目按计划顺利的向下开展。
2）工种类别多船舶建造项目主要分为船体、轮机、管路、电气、涂装、内装这六大类，又可细分为装配工、焊工、打磨工、管工、电工、油漆工、装修工等，工种繁多，而且工种之间联系紧密，需要良好的施工安排和协调管理，促进项目平稳的运转。
3）安全风险高船舶建造行业是高危行业，生产过程中存在大量的焊接、碳刨作业，大型分段吊装作业、高空及临边临水作业、密闭舱室的涂装作业等，都容易造成事故。
只有通过有效管理才能保证项目安全推进。
2船舶结构优化设计方法及应用2.1经典数学规划法数学规划法属于较为传统的规划理论，不过整体相对较为全面，并且具有较大的应用范畴，同时在收敛性上也有一定保障，但也存在较为复杂的计算步骤，收敛所需要的时间也比较长。
例如在针对多个变量的优化方面，就会暴露出很多应用缺陷。
目前数学规划方法在不断完善，而且充分融合了准则法，能够发挥出较多的设计优势，尤其在力学特征等方面，像选取显示逼近、有效限制、连接变量等，大幅度增加了运算速度。
船舶结构优化设计方法及应用实践微探周琦发表时间：2019-02-21T15:44:46.337Z 来源：《防护工程》2018年第32期作者：周琦[导读] 不论何种船舶结构，其创造性、综合性、经验性都比较强，随着市场经济的转型，科学技术的迅速发展，各行各业逐渐开始创新周琦上海中远海运重工有限公司上海市 200030摘要：不论何种船舶结构，其创造性、综合性、经验性都比较强，随着市场经济的转型，科学技术的迅速发展，各行各业逐渐开始创新，船舶制造行业也应该进行创新。
在实际中采取何种优化方法，才能获取相应的效果，这就需要结合实际的建造需求，文章主要探讨的是船舶结构优化设计的方式及其应用实践。
首先分析了船舶结构优化设计的概述，同时阐述了各类优化设计方式及其应用。
关键词：船舶结构；优化设计；概念；应用近几年，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。
全球范围内的造船大国，仅创建了大量的数字化造船体系。
1船舶结构优化设计概述1.1船舶结构优化设计概念随着船舶行业的不断发展，计算机技术的不断转变，与船舶设计相关的知识、技术也在发生了变化。
在船舶设计制造过程中不管应用何种设计方式，首先需要确保船舶使用的安全性、便捷性，进而再追求船舶设计的经济利益，这也是船舶结构设计的原则。
对船舶结构设计进行优化主要是为了挖掘更大的经济效益，同时创新船舶设计结构形式，在设计过程中主要包含设计大小、设计外形等信息，追求目标与重量的同时，还需要符合相应的标准，满足相应的约束限制，以此确保在船舶设计过程中，实现动力形态与精力形态的完美结合。
1.2船舶结构优化分类按照变量属性，将船舶结构优化划分为离散模型、连续模型、混合变量模型。
由于船舶制造过程中自身的比较繁琐，在建造过程中包括连续性、离散性，在骨材制造中包含连续性，在钢材厚度、型材上涉及离散性内容，因此，船舶结构优化设计本身属于一项混合优化设计方式。
2船舶结构经典优化设计方式2.1准则优化设计方式准则法是在力学相关知识和工程设计相关经验的基础上，创建出来的优化设计方式。
这类船舶结构经典优化设计方式，在符合所有约束限制的设计方案内，选择最佳的准则法设计方式。
准则法经典优化设计方法的优点包括：（1）物理层的作用比较清晰，能够更好地开展分析工作；（2）准则法计算方式比较简单；（3）在具体的计算环节里，结构分析的次数较少；（4）计算过程中收敛速度较快，在最初使用传播结构优化设计的时候，这类设计方式得到了广泛的应用。
准则优化设计方式的缺点包括：（1）无法确保计算结果的最优化；（2）收敛性难以验证；（3）在优化过程中，设计工作人员需要按照实际状况完成各项工作。
基于准则法的缺点，将其融入了形状优化内，通过实践形状优化设计方式，能够有效避免应力集中问题。
若是力学模型中涉及大量的变量，使用这类方法能够简化设计环节。
目前，在一般的船舶建造工程内，常见的准则法包括：位移准则法、能量准则法、满应力准则法。
2.2数学规划设计方式随着准则法的不断发展，相关专家学者对数学规划也展开了探讨，在1970年，相关学者创新了结构优化定义，为规范法注入了活力。
通常情况下使用的方式为：单目标排序法、降维法、函数评价法等。
在使用过程中是将多个目标进行规范，简化为单个目标，通过优化单个目标进行实现设计方式的优化。
数学规划法是在规划论的基础上存在，由于理论较为全面，因此使用范围也比较广，数学规划法自身还具备一定的收敛性。
但是在应用中依旧存在一些缺点，主要包括：（1）计算环境较为复杂、收敛耗费的时间比较长，特别是是在变量较多的情况下，收敛耗时比较明显；（2）在计算上还存在一些隐性缺陷。
针对上述问题，相学者进行了改进，在规范法中融入了准则法的优点，依照力学的特征进行了完善，其完善范围包括：选取显示、导入倒数、制约功能、连接变量等方面，很大程度提升了运算速度。
3船舶与海洋工程结构环境载荷来源以及设计原理船舶结构在服役期间会受到各种外界环境的激励作用，通过设备与海洋平台的相互作用可以产生多种复杂的环境载荷变化，严重时会导致船舶受损。
结合研究的现状来看，船舶与海洋工程结构所受到的外界环境载荷在本质上都属于动载荷的范畴。
既然属于动载荷，那么其势必成为结构性能设计的重要指标。
在船舶与海洋工程平台的结构设计活动中，除了动力优化本身的特点之外，还需要结合静力优化设计的相关要求与内容，通过理论与方法的融合与创新来实现相应的设计目标。
一般来说，频率变化较快且动态特性较为稳定的结构可以实现约束目标的效果，动力响应速度、优化约束效果以及目标的结构动力都将成为优化设计工作的主要目标之一。
4船舶与海洋工程结构振动问题的研究现状随着船舶工程的不断发展以及船舶与海洋工程结构稳定性研究工作的不断深入，当前许多研究人员与学术人员也将注意力集中在了工程结构的振动方面。
其中，张生明等人通过使用流体边界法结合结构有限元的方式对于振动的计算特征进行了分析，同时得到了板架结构的相关参数，包括变长比、边界条件以及阻尼参数等不同的内容。
另外，邹春萍等人通过结合流固耦合的技术内容实现了用有限元技术对船舶模态分析与动态数值计算的工作，同样为实现在船舶的设计阶段对船舶结构震动进行预测与评估提供了技术依据。
目前，板架结构作为船舶与海洋平台结构应用过程中最为重要的结构形式之一，其在结构动态优化中也逐渐成为了核心实践环节。
一些学术研究人员开始考虑静载荷与动载荷之间的作用关系，通过对船体的板架结构进行优化设计解决了结构在动力优化中的问题，同时也实现了结构对于振动的基本要求，这同样为计算实例提供了数据支撑。
随着研究的不断深入，目前一些学术人员也在尝试通过优化设计变量以及目标函数与约束条件等方面的内容来实现从静态优化、动态优化、可靠度优化以及全寿命优化等多个环节的海洋平台结构设计与优化，这对于海洋平台优化设计与研发工作的顺利开展提供了新的研究思路，更是提供了新的研究展望。
5船舶板架结构动力优化设计的具体方法5.1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，所以在实际设计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。
马红艳等人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。
5.2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。
5.3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。
5.4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。
5.5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。
根据相关调查，目前智能型船舶结构优化设计主要包括两种：一是神经网络设计法、二是专家系统设计法，这类系统在轮船结构优化设计上得到了广泛应用。
例如：在设计过程中可以将轮船的节剖面发送至专家系统，专家将在线对表壳进行理性分析，将专家的主观经验整合，以此实现结构设计的优化。
由于这类系统是效仿专业人士开展优化设计工作，其中储存的理论知识、优化设计结果具有十分重要的作用。
6结束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、遗传优化等設计方式，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]陈映秋.IACS CSR中的计算力学的应用及对传统船舶设计方案的影响——兼论风险设计方法的发展趋势C//2016，15（04）：184-188.[2]阮雪榆，周雄辉，崔振山，等.数字化制造技术及其在船舶智能设计与优化中的应用C//2016，08（14）：204-208.[3]郭日修.船舶结构力学在中国的传播和发展C//2015，29（14）：1108-1112.[4]莫鉴辉.国际船舶标准的发展对船舶工业的影响分析C//2016，28（14）：1121-1123.[5]徐雯珠，曹晓伟.我国船舶设计建造技术现状及展望[J].科技创新与应用，2015（23）：166.[6]潘金成，伍永清.船舶建造精度控制方法探究[J].科技创新与应用，2017（13）：103.。
