陆鲲鹏
摘 要：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
中图分类号：U662 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）05（c）-0055-02
近年来国内的市场经济整体发展是十分迅速的，船舶制造业也是有非常明显的进步，尤其是科技迅速更新，让船舶制造业面临诸多的挑战，这对船舶制造的质量以及速度都是提出非常高的要求，需要借助合理的手段，在船舶的质量有所保障的基础上，让船舶制造的效率实现全面提升，这是诸多企业要面临的一个关键问题，船舶结构要展开合理优化。然而船舶结构实施优化设计是比较复杂的工作，要找到合适的优化方法，并展开实践应用，让船舶结构可以满足客观的需求。
1 船舶结构优化设计概述
1.1 船舶结构优化设计概念
船舶制造业迅速发展，以及计算机技术的引入，让船舶设计的诸多知识出现变化，科技实现了全面更新。船舶设计中，无论是运用任何的设计方式，都是需要保证船舶结构有足够的安全性以及便捷性，然后才能追求船舶设计的效益，这是对船舶结构展开设计的原则。为了最大程度上挖掘出经济效益，在船舶结构的实际设计中，对船舶结构的形式展开适当创新，其中涉及到大小以及外形等重要的信息，注重速度和重量方面的追求，符合船舶结构的相关标准，对技术要求要进行满足。保证在设计中，船舶结构的动力形态达到完美[1]。
1.2 船舶结构优化分类
依据变量属性，可以将船舶结构的实际优化，分成离散模型、混合变量以及连续模型。因为船舶制造本身是非常复杂和繁琐的一个过程[2]。其中涉及到的问题是非常多的，船舶制造要注重连续性以及离散型，在制造骨材中要注重连续性，而钢材的厚度以及型材方面，则是要注重离散模型，那么在船舶结构的实际设计中，就是混合设计的方式。
2 船舶结构经典优化设计方式
2.1 准则优化设计方式
船舶结构中运用准则法展开优化，是借助力学知识以及工程设计经验，建立优化设计的方案，这种类型的优化方式，符合各类约束限制，选择最合适的准则法设计。这种方式的优点，主要是在船舶结构的实际设计中，物理层作用是十分明确的，便于分析工作的顺利开展，其中计算的过程很简单;另外，在具体的计算中，结构分析很少，收敛的速度是非常快的，在最初对传播结构展开应用的时候，这种设计方式也得到一定的应用。这种优化方式也有一定的劣势，主要是无法保证计算结果实现最优化，也难以对收敛性展开验证，在实际的设计中，设计人员需要结合实际的情况，将各类的设计完成。因为这种方法的劣势，在其中融入形状优化，借助实践形状的设计，可以让应力集中得到避免，力学模型如果有太多变量，运用这种方法，会让结构设计得到简化，在一般的船舶制造中，位移准则法以及能量准则法是比较常用的。
2.2 数学规划设计方法
因为准则法在发展，诸多的专业开始对数学规划展开分析，在20世纪70年代，一些学者确定了结构优化的界定，为规范法的发展提供了动力，一般情况下，运用的方法就是单目标排序、函数评价等，在实际的应用中，将诸多的目标展开规范，然后简化成单独的目标，对单个目标展开优化，实现对船舶结构的设计。
数学规划法，则是在规划论上发展起来的，因为理论的全面性，应用的范围也是非常广泛的，这种方法本身具备收敛性，但是在船舶设计的实际应用中，还是有一定的缺陷存在，比如计算的环境是十分复杂的。收敛要消耗诸多的时间，尤其是在变量多的时候，更是严重耗时。另外，这种方法的计算也有诸多的隐性缺陷存在，所以成为这种方法的限制。基于这些问题，一些学者做出了对该方法的改进，在其中引入准则法的一些优势，结合力学特征对该方法展开了完成，并对范围进行了完善，其中涉及到导入倒数、连续变量等诸多的内容，让该方法的运算速度有一定程度上的提升。
3 船舶结构优化设计方式的应用
3.1 遗传模型优化设计方式
所谓的遗传模型，就是在相关的数学建模属性基础上进行发展的，将船舶结构展开优化设计，分成离散变量、连续变量以及混合变量3种模型，是在传统模型的基础上继续发展出来的一种新的算法，诸多的专家分析了传统模型的缺陷，建立了这种新算法。结合船舶结构的实际特点，为了满足其优化设计，适当融入了生物进化领域的一些理论，建立了这种遗传算法。经过船舶结构的设计经验证明，这种算法是有一定盲目性的，在其中不需要对导数资料进行导入，可以运用目标函数的建立，将以往方法的一些缺陷予以避免，让船舶结构展开优化设计实现简化。一些优化设计方面的工作，是经过编码集来实现的，然后借助二进制的方式，对一些变量关系展开表现，然后解决在结构设计中出现的连续性以及离散性问题。对生物进化展开效仿，在船舶结构的设计中展开交叉算子，经过设计实践，这种优化方式，对各类繁琐的环境都有一定的适用性，在船舶结构的实际优化设计中，运用这种方法可以取得比较显著的效果，是船舶设计方面的革新和突破。
3.2 模糊原理优化设计方式
模糊原理早在20世纪80年代开始发展起来，在模糊判决的基础上实现创新发展，建立了限界搜索法，運用到船舶结构的设计中，可以将结构优化的一些难题顺利解决。运用完善的模糊目标，可以将阀值看成是变量。这样避免在进行一次求解情况下的最大水平法，经过求解，对施工以及结构等各类的要素展开思考，建立要素权重集，并进行乱序结合，建立模糊评价法。然后可以明确模糊约束的容差，比如在船舶结构中，对油船的槽型以及剖面展开计算，需要结合工程的具体情况，对模糊要素的具体覆盖进行确定，然后可以运用合适的模糊优化方法，在缩减原材料的情况下，让船舶结构得到设计优化。
这种方式可以在一些繁杂工程内展开应用，可以有多个目标问题。另外，对模糊结构展开适当拓展，让多目标实现模糊优化的融合，并约束各层次模糊性。在对该方法展开应用时，要注重建立符合模糊约束的子集，然后依据模糊判决，可以转变成一般规划，然后展开适当求解。这种方法在船舶结构设计的实际应用中，可以满足现实优化设计的需求，也能让相关人员结合船舶结构的需求，适当选取应用。
3.3 智能型优化设计方式
当下科技发展迅速，船舶结构中实现智能型设计，展开对船舶结构的优化设计，已经逐渐普遍起来。将基础设计的方案进行明确，然后结合船舶结构的客观需求，对设计问题展开分析，运用数学规划的方式，总结出最合适的设计方案。比如，在船舶设计企业，运用这种方式，内部的专家系统为优化设计打下基础，融合了诸多的经典设计方式以及人工智能，让系统设计更加高效和便捷。这种方法中，神经网络法以及专家系统法占据主要的部分，为船舶结构的优化设计提供支持。
4 结语
总之，经济稳定发展，国内的船舶制造业也是在进步，对船舶结构展开优化设计，要根据经典方式以及智能技术的优势，结合实际的设计需求，选择最合理的设计方案，让船舶结构设计可以满足客观的需求。
参考文献
[1] 龙周，陈松坤，王德禹.基于SMOTE算法的船舶结构可靠性优化设计[J].上海交通大学学报，2019，53（1）：26-34.
[2] 杨敬东，何瑞峰，刘文彬.基于遗传粒子群算法的长江水系货多用途船结构优化[J].重庆电力高等专科学校学报，2018，23（1）：57-62.
