海军UNREP/RAS站优化结构设计与稳定性验证：有限元分析与稳定性综合研究

《ARABIAN JOURNAL FOR SCIENCE AND ENGINEERING》：Optimized Structural Design and Stability Validation of Naval UNREP/RAS Stations: A Finite Element and Stability Integration Study

naval补给站结构优化与稳定性验证研究通过有限元分析结合遗传算法等先进技术，在保证安全的前提下实现10%减重，验证了ASTM A-36钢的应力极限和SOLAS法规合规性，满足位移、重心变化等关键指标要求。

　　

摘要

海军航行中补给（UNREP）和海上补给（RAS）站的结构优化与稳定性验证对于确保动态海洋环境中的运营效率和安全至关重要。本研究结合了有限元分析（FEA）与遗传算法、替代建模和扰动载荷分析等先进优化技术，以提高结构稳定性同时最小化重量。设计重点优化了关键参数，如板厚和加劲筋布置，从而在不损害结构完整性的前提下实现了10%的结构重量减轻。由于低碳钢（ASTM A-36）具有良好的机械性能而被选中，同时改进了网格划分策略，以提高在不同操作载荷下应力和变形预测的准确性。FEA结果显示，结构中的最大冯·米塞斯应力为219.06 MPa，仍在ASTM A-36钢材允许的220 MPa范围内，验证了设计的结构安全性。边界条件的设定精确模拟了实际约束条件，提升了模型的可靠性。此外，稳定性验证还遵循了SOLAS II-1法规第5.4条的要求。手动稳定性评估确认，新装置重量为19,246.061公斤，仅导致轻船排水量增加了0.17%。垂直重心（VCG）和纵向重心（LCG）的变化分别为0.12%和0.04%，均远低于0.5%的法规限制。横向重心（TCG）的变化仅为0.018米，表明不存在倾覆风险。由于这些变化都在允许的范围内，因此无需进行重新倾斜实验。只需对《吃水与稳定性手册》进行补充说明，即可确认完全符合SOLAS II-1法规第5.4条和第5.5条的要求。总体而言，本研究提供了一种可靠且符合法规要求的方法，用于优化UNREP/RAS站的设计，为未来海军结构设计与安全领域的进步提供了支持。