摘要：船舶结构设计针对当前船舶本身的应用性有着非常主要的意义。船舶其自身结构设计上的优化形式主要被分为经典优化的设计数学规划方式以及多目标的模糊优化设计方式，还有针对可靠性所进行的优化设计方式和智能型的优化设计方式等。在完成实际的船舶结构优化的设计过程中，其自身一定要和具体的工程的特点保持一致，并且还需要融合计算机技术和当前比较新型的数学理论等。本文主要针对船舶结构优化设计的相关方式进行了介绍，并且提出了其在实现船舶结构的优化以及对船舶的性能最大化里的优缺点给予实现进了分析与总结。
关健词：船舶结构；优化；设计方法
对于船舶结构优化进行设计的主要目标就是找到适宜的结构方式以及最适合的构件尺寸，其自身不但可以对船体结构自身的强度以及稳定性还有频率与刚度等一般的条件给予保证，同时还可以对于其自身拥有较好的力学性能和经济性能，还有使用性能与工艺性能给予充分的保证。伴随着计算机信息技术近几年在我们国家的持续并且快速的发展，在计算机分析和模拟基础上设置的船舶结构的优化设计，其参照了有关的工程学科其自身的基本规律，并且也获得了非常明显的成效；针对可靠性其相关优化设计方式也获得了非常大的进步；给予人工智能原理和专家系统技术基础上产生的智能型结构设计方式也获得了突破性的发展。
1经典优化设计的数学规划方法
结构优化设计的数学规划方式在1960年主要是通过L.A.Schmit第一个提出的。他提出在对于结构进行设计的时候需要将给定条件其自身结构尺寸产生的优化设计问题变化为目标函数求极值其自身的数学问题。这一种方式可以说非常快速的获得了很多不同专家的认同。1966年，D.Kavlie和J.Moe首次将数学规划应用于船舶结构设计，为船舶结构设计开辟了新的一页。对我国船舶结构设计方法的研究始于20世纪70年代后期，对中段，框架，板框和圆柱形耐压船体的水面舰艇和潜艇基础结构的优化设计方法进行了研究。
由于船舶结构是板和梁结构的非常复杂的组合，因此在力和使用方面也非常苛刻。因此，船舶结构优化设计涉及到很多设计变量和约束条件，工作量大，难度大。船舶结构的层次优化设计方法是在此基础上，其基本思想是优化配置第一层的整个材料，最好是第二层的具体结构的尺寸。根据具体情况，可以将每个级别分为几个子级别。最后，两个级别遍历协调变量，将整个优化问题返回到原始问题。该分层优化方法成功地解决了船舶优化设计中的一系列基础问题，如横截面结构，船体框架和托盘，潜艇耐压壳体等。
2多目标的模糊优化设计法
经典的优化设计数学规划方法是在一定条件下进行的，也就是说，目标函数和约束是人为的或按照一定的规则提出并且是确定的值。但事实上，船舶结构优化的优化设计过程中存在很多模糊因素，制约因素，评估指标等方面。如果要实现模糊因子的优化，则必须依靠模糊数学来实现多目标优化设计。模糊优化设计问题的主要形式是：
模糊优化设计方法大大增加了设计人员选择优化程序的可能性，使设计人员对表单的设计有了更深入的了解。目前，模糊优化设计方法发展很快，但尚未完全实现。多目标模糊优化设计方法的难点主要在于如何正确描述具体设计对象的目标函数满意度和约束函数满意度隶属度函数。
3 基于可靠性的优化设计方法
早在20世纪40年代后期，前苏联首先将概率论和数理统计引入到结构设计中，形成了安全理论。这个理论以材料均匀系数，过载系数，工作条件系数考虑材料，载荷和环境等因素的随机性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆早在20世纪50年代，人们就指出船舶结构优化设计中的可靠性概念。然后，船舶设计的可靠性受到了很多关注，并开始研究可靠性设计方法在船舶结构施工中的应用。
船舶结构可靠度理论与方法根据设计目标的不同要求，可以得到不同的结构可靠度设计准则。一般分为以下三种：
1）按照结构自身的可靠性R·，需要结构其自身的重量W为最轻，即：MinW（X），s.t.R ≧R·
2）按照结构当前最大的承重量W·，需要结构其自身的可靠性最大或者是破损的概率不断降低，即：Min Pf（X），s.t.W（X）≦ W·
3）兼顾结构重量以及可靠性或者是破损的概率，实现单独某种组合其自身的满意能够试想最大，即：Max[a1uw（X）+a2upf（X）]
式中，a1，a2分别显示出结构自身的重量以及破损概率的主要程度，并且其能够对a1+a2≥1.0，a1，a2≥0；uw，upf分别为代表相相关的满意度给予满足。
有关船舶结构自身可靠性进行优化设计方式所进行的研究在不断的增加，不断的变成船舶的结构优化设计里比较核心的一个方向。可是，可靠性其自身优化设计的方式除了在一些大规模的随机性的非线性规划求解里有着一定的困难之外，还有一个非常核心的难点就是对于船舶结构可靠性进行评估的过程比较复杂，并且需要较大的计算量。
4智能型的优化设计方法
随着人工智能（AI）和计算机信息技术的发展，提供了一种新的船舶结构优化设计方法，即智能优化设计方法。
智能优化设计方法的基本方法是搜索优秀的相关产品信息，并将其分类为典型模式，然后进行相关分析，类比分析和灵敏度分析，找出设计对象与样本模式之间的异同点和设计变量灵敏度，根据一定标准实施的样本模式被转换，然后生成符合设计要求的多个新模式。经过对经典优化方法的综合评估和优化后，最终得出最优方案。
智能优化设计法的优点是创造性，缺点是可靠性较弱。因此，在分析和计算其产生的各种性能指标时，应进行多目标模糊评价，必要时可采用经典优化方法对一些参数进行调整。
5结束语
通过本文对于船舶自身结构优化的设计方式进行相关的研究，能够获得出在完成船舶结构优化设计的过程中，其自身经常会涉及到很多彼此限制并且相互之间彼此产生影响的一些因素，因此这就要相关的设计人员懂得应该如何的权衡利弊，并且对其给予整体的考察，其自身不仅仅需要要完成结构参数和结构型式上的优选，并且还需要特别的对于某一些实际情况对其给出的方案完成有效的评估并且对其实现优选以及排序。通过何种准则去对不同的方案完成综合的评估，从而获得出最优的方案，可以说这是未来需要相关专家以及设计人员持续进行研究主要问题。
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论文作者:侯越
论文发表刊物:《基层建设》2018年第13期
论文发表时间:2018/7/9
标签：优化设计论文; 结构论文; 船舶论文; 方法论文; 可靠性论文; 方式论文; 目标论文; 《基层建设》2018年第13期论文;