基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的客滾船輕量化設(shè)計

朱寶會，喬學(xué)彬，孫彥剛，歐書博，王洪玉

基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的客滾船輕量化設(shè)計

朱寶會，喬學(xué)彬，孫彥剛，歐書博，王洪玉

（招商局金陵船舶（威海）有限公司，山東 威海 264200）

以客滾船為研究對象，基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的思想，探究客滾船輕量化設(shè)計方法。首先介紹了結(jié)構(gòu)優(yōu)化的概念、原理和方法，明確了客滾船結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的特點和要求。接著闡述了客滾船輕量化的意義，以及常用的輕量化方法和技術(shù)。針對客滾船輕量化設(shè)計的問題，提出了一種基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的客滾船輕量化設(shè)計方法。最后，通過案例分析驗證了該方法的有效性，同時分析了輕量化設(shè)計對客滾船性能的影響，并對未來的研究進行了展望。本文研究結(jié)果對于提高客滾船的性能和安全性，降低成本和環(huán)境污染具有重要的意義。

客滾船 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 輕量化設(shè)計 案例分析 船舶性能與成本

0 引言

客滾船是一種具有重要戰(zhàn)略意義的船舶類型，對經(jīng)濟和社會具有重要意義。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人們出行需求的增加，客滾船的使用量增多，同時也面臨著能源和環(huán)境保護的壓力。因此，研究客滾船輕量化設(shè)計具有重要的現(xiàn)實意義和應(yīng)用價值。

在實際應(yīng)用中，客滾船的輕量化設(shè)計面臨著許多挑戰(zhàn)和難點。首先，輕量化設(shè)計需要滿足船舶的強度、穩(wěn)定性和安全性等要求。其次，客滾船作為大型船舶，需要綜合考慮材料、結(jié)構(gòu)、工藝等多個方面的因素。最后，輕量化設(shè)計需考慮船舶的整個生命周期成本，從全局角度出發(fā)綜合考慮各個影響因素。

客滾船輕量化設(shè)計已成為國內(nèi)外船舶設(shè)計領(lǐng)域的研究熱點，取得一定的成果。國外已制定嚴格的船舶減排法規(guī)和標準，應(yīng)用新技術(shù)支持輕量化設(shè)計。國內(nèi)研究主要集中在客滾船的結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料選擇，有限元分析方法對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，但仍存在一些問題和不足。

本研究旨在利用現(xiàn)代輕量化設(shè)計方法和技術(shù)，以客滾船為研究對象，從材料、結(jié)構(gòu)、工藝等多個方面進行優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)客滾船的輕量化。具體內(nèi)容包括分析現(xiàn)狀和問題，探究輕量化設(shè)計的重要性和發(fā)展趨勢，綜合運用現(xiàn)代設(shè)計方法進行優(yōu)化，驗證設(shè)計方案的可行性和實用性。

本研究的具體內(nèi)容包括：

1）分析客滾船輕量化設(shè)計的現(xiàn)狀和存在問題，探究輕量化設(shè)計的重要性和發(fā)展趨勢；

3）綜合運用有限元分析、拓撲優(yōu)化、多目標優(yōu)化等現(xiàn)代輕量化設(shè)計方法，從材料、結(jié)構(gòu)、工藝等多個方面進行優(yōu)化設(shè)計，以提高客滾船的輕量化水平；

4）基于實際案例，對輕量化設(shè)計進行驗證和分析，探究設(shè)計方案的可行性和實用性；

探究客滾船輕量化設(shè)計中存在的問題和挑戰(zhàn)，并提出相應(yīng)的解決方案和建議，為進一步推動客滾船輕量化設(shè)計的發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。

1 客滾船結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計原理

1.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化的概念和原理

圖1 輕量化優(yōu)化流程圖

結(jié)構(gòu)優(yōu)化是指利用現(xiàn)代計算機輔助設(shè)計和分析軟件，通過數(shù)值分析和優(yōu)化算法，對結(jié)構(gòu)進行設(shè)計、分析和優(yōu)化的過程。在結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中，需要考慮多個因素，包括結(jié)構(gòu)的強度、剛度、穩(wěn)定性、輕量化等方面，以達到優(yōu)化設(shè)計的目的。結(jié)構(gòu)優(yōu)化流程圖詳見圖1。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基本原理是通過分析結(jié)構(gòu)的載荷、約束條件等參數(shù)，建立數(shù)學(xué)模型，并運用數(shù)值優(yōu)化算法，自動搜索最優(yōu)解。在優(yōu)化過程中，需要根據(jù)實際情況和設(shè)計要求，設(shè)置優(yōu)化變量和約束條件，并進行多目標優(yōu)化、多點優(yōu)化、拓撲優(yōu)化等優(yōu)化方式的選擇。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化能夠有效提高結(jié)構(gòu)的性能、減少材料的消耗和成本，是船舶輕量化設(shè)計中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。

1.2 客滾船結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計原理

結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法和技術(shù)是指在結(jié)構(gòu)設(shè)計、分析和優(yōu)化中運用的具體技術(shù)和算法。下面列舉幾種常用的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法和技術(shù)：

1.2.1 有限元分析：

有限元分析是一種基于數(shù)值計算的結(jié)構(gòu)分析方法，通過離散化的方式，將結(jié)構(gòu)分解成多個小部件，然后進行數(shù)值計算，以求解結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變等參數(shù)。有限元分析可以在短時間內(nèi)獲得較為準確的結(jié)構(gòu)參數(shù)，是結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基礎(chǔ)。

1.2.2 拓撲優(yōu)化：

拓撲優(yōu)化是指通過去除結(jié)構(gòu)中不必要的材料，使結(jié)構(gòu)在保證強度和剛度的前提下達到最小重量的優(yōu)化方法。拓撲優(yōu)化通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)的拓撲形態(tài)，實現(xiàn)輕量化設(shè)計的目的。

1.2.3 多目標優(yōu)化：

多目標優(yōu)化是指同時優(yōu)化多個目標函數(shù)的優(yōu)化方法，如結(jié)構(gòu)的強度、穩(wěn)定性和輕量化程度等。多目標優(yōu)化可以綜合考慮多個因素，以獲得更好的優(yōu)化效果。

1.2.4 參數(shù)化設(shè)計：

參數(shù)化設(shè)計是指將結(jié)構(gòu)的設(shè)計參數(shù)化，以便進行優(yōu)化設(shè)計和靈活調(diào)整。通過參數(shù)化設(shè)計，可以快速有效地生成大量結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，并在其中選擇最優(yōu)的設(shè)計方案。

1.2.5 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種模仿人類大腦神經(jīng)元功能的計算模型，可以用于預(yù)測結(jié)構(gòu)的性能和參數(shù)。在結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中，可以利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，快速有效地預(yù)測結(jié)構(gòu)的性能，并進行優(yōu)化設(shè)計。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法和技術(shù)的應(yīng)用可以大大提高輕量化設(shè)計的效率和精度，為船舶輕量化設(shè)計提供了有力的技術(shù)支持。

1.3 客滾船結(jié)構(gòu)優(yōu)化的特點和要求

1.3.1 輕量化：

客滾船結(jié)構(gòu)優(yōu)化的首要目標是輕量化，即在保證船舶安全性、強度和穩(wěn)定性的前提下，最大限度地減少船舶重量。

1.3.2 穩(wěn)定性：

客滾船結(jié)構(gòu)優(yōu)化需要考慮船舶在各種情況下的穩(wěn)定性，如載貨、承載人員、海況等，以確保船舶的穩(wěn)定性和航行安全。

1.3.4 強度

客滾船結(jié)構(gòu)優(yōu)化需要考慮船舶的強度，即結(jié)構(gòu)在外力作用下的抵抗能力。船舶結(jié)構(gòu)的強度是保證船舶安全性的重要因素。

1.3.4 節(jié)能

客滾船結(jié)構(gòu)優(yōu)化需要考慮船舶的能源消耗，以實現(xiàn)節(jié)能減排。通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，可以減少船舶的阻力和波浪阻力，從而降低能源消耗。

2 客滾船輕量化設(shè)計方法

2.1 客滾船輕量化的概念和意義

客滾船輕量化是指在不影響船舶安全性、航行性能和舒適性的前提下，最大程度地減少船舶的自重。客滾船輕量化設(shè)計的主要目的是提高船舶的載貨能力、經(jīng)濟性和可靠性，并減少能源消耗和環(huán)境污染。

2.2 客滾船輕量化設(shè)計方法的分類和特點

采用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法可以實現(xiàn)船舶結(jié)構(gòu)的輕量化。通過有限元分析和數(shù)值優(yōu)化技術(shù)，對船體各部分進行優(yōu)化設(shè)計，最大限度地減少結(jié)構(gòu)的自重。

2.2.1 材料選用：

選擇輕量、高強度的材料可以實現(xiàn)船舶輕量化。目前，一些新型的復(fù)合材料和高強度鋼材已經(jīng)應(yīng)用于客滾船的建造中，以實現(xiàn)輕量化設(shè)計。

2.2.2 燃油管理技術(shù)：

采用燃油管理技術(shù)可以有效地降低船舶的燃油消耗。其中包括燃油節(jié)約技術(shù)、能量回收技術(shù)和節(jié)能改裝技術(shù)等。

2.2.3 船舶系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計：

對船舶系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計可以實現(xiàn)船舶輕量化。例如，在客艙布局設(shè)計中，可以采用輕量化的設(shè)計思想和先進的船舶系統(tǒng)技術(shù)，以最大程度地減少船舶的自重。

2.2.4 全生命周期分析：

通過對船舶的全生命周期進行分析，包括建造、使用和報廢等各個階段，可以全面考慮船舶輕量化的影響和效果。

綜上所述，客滾船輕量化設(shè)計需要采用多種方法和技術(shù)進行綜合優(yōu)化，以實現(xiàn)最佳的設(shè)計效果。

2.3 基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的客滾船輕量化設(shè)計方法

基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的客滾船輕量化設(shè)計方法主要是將結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用于客滾船輕量化設(shè)計中。該方法主要包括以下幾個步驟：

2.3.1 確定輕量化目標和設(shè)計指標：

確定客滾船輕量化的目標和指標，如減輕船舶重量、提高載重能力、降低燃油消耗等。

2.3.2 建立數(shù)學(xué)模型：

建立客滾船的數(shù)學(xué)模型，包括船體結(jié)構(gòu)模型、荷載模型、約束模型等。

2.3.3 設(shè)計變量和約束條件的確定：

將設(shè)計變量和約束條件確定為優(yōu)化參數(shù)，如材料的厚度、幾何形狀、截面面積等。

2.3.4 優(yōu)化目標函數(shù)的設(shè)定：

將輕量化設(shè)計目標轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)優(yōu)化模型的目標函數(shù)，并設(shè)定合適的優(yōu)化算法和迭代次數(shù)。

2.3.5 進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化計算：

通過計算機數(shù)值模擬，進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化計算，根據(jù)優(yōu)化算法和迭代次數(shù)得到最優(yōu)設(shè)計方案。

2.3.6 驗證優(yōu)化結(jié)果：

根據(jù)優(yōu)化結(jié)果，進行結(jié)構(gòu)力學(xué)分析和其他性能評估，驗證輕量化設(shè)計方案的可行性和有效性。

基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的客滾船輕量化設(shè)計方法可以有效提高船舶的結(jié)構(gòu)性能和重量效益，從而實現(xiàn)更高效、更環(huán)保、更經(jīng)濟的航行。同時，該方法也具有較高的普適性和適用性，可以應(yīng)用于各種類型的客滾船輕量化設(shè)計中。

3 案例分析

3.1 客滾船結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的案例分析

客滾船結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的案例分析是通過具體案例來展示結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)在客滾船輕量化設(shè)計中的應(yīng)用效果。下面是一個具體案例分析的步驟：

3.1.1 確定輕量化目標和設(shè)計指標：

以某型客滾船為研究對象，將輕量化目標確定為減輕船舶重量和提高載重能力。

3.1.2 建立數(shù)學(xué)模型：

通過計算機輔助設(shè)計軟件，建立客滾船的數(shù)學(xué)模型，并進行力學(xué)分析和性能評估。

3.1.3 設(shè)計變量和約束條件的確定：

將材料的厚度、截面形狀和幾何形態(tài)等設(shè)計變量作為優(yōu)化參數(shù)，將結(jié)構(gòu)強度、穩(wěn)定性和耐久性等約束條件作為優(yōu)化約束條件。

3.1.4 優(yōu)化目標函數(shù)的設(shè)定：

將減輕船舶重量作為數(shù)學(xué)優(yōu)化模型的目標函數(shù)，選用基于梯度法或基于遺傳算法的優(yōu)化算法進行計算。

3.1.5 進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化計算：

通過計算機數(shù)值模擬，進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化計算，根據(jù)優(yōu)化算法和迭代次數(shù)得到最優(yōu)設(shè)計方案。

3.1.6 驗證優(yōu)化結(jié)果：

根據(jù)優(yōu)化結(jié)果，進行結(jié)構(gòu)力學(xué)分析和其他性能評估，驗證輕量化設(shè)計方案的可行性和有效性。

通過上述步驟，可以得到一個最優(yōu)的客滾船輕量化設(shè)計方案，實現(xiàn)減輕船舶重量和提高載重能力的目標。同時，該設(shè)計方案也具有良好的結(jié)構(gòu)性能和航行性能，可以提高船舶的運行效率和經(jīng)濟性。

3.2 客滾船輕量化設(shè)計的案例分析

在客滾船輕量化設(shè)計方面，目前已經(jīng)有不少案例研究。以下是其中兩個案例的分析：

3.2.1 基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的客滾船輕量化設(shè)計案例

該案例以一艘載客量為800人的客滾船為研究對象，利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法對船體結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，實現(xiàn)輕量化目標。具體步驟包括確定優(yōu)化目標、建立優(yōu)化模型、進行優(yōu)化計算以及對優(yōu)化結(jié)果進行分析等。在該案例中，通過將船體結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，實現(xiàn)了船舶重量減輕了10%左右，且船舶結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性不受影響。如圖2所示已結(jié)構(gòu)欄桿為例進行的輕量化優(yōu)化方案。

圖2 船用欄桿節(jié)點圖

1)考慮將欄桿橫檔由目前的φ20圓鋼改為φ25*3的圓管，對照如下

圖3 管材參數(shù)計算

綜上；剖面模數(shù)大于標準要求的等效值，重量減少約0.84 kg/m。室外欄桿總計用料約750 m，因此本方案減重約750*0.84=630 kg

2）將欄桿立柱由FB60*15改為FB68*12，對照如下：

表1 扁鐵剖面模數(shù)及重量對比表

綜上；剖面模數(shù)大于標準要求的等效值，重量減少約0.66 kg/m。

3.2.2 材料替代的客滾船輕量化設(shè)計案例

該案例采用了材料替代的方法，通過選用輕量化材料替代船舶原有材料，實現(xiàn)輕量化目標。具體步驟包括材料選型、結(jié)構(gòu)設(shè)計、性能分析以及重量計算等。在該案例中，選用了一種新型高強度、輕量化的材料替代船體原有材料，使船舶重量減輕了約20%。同時，在滿足船舶性能和穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了船舶的輕量化目標。圖4為某可客滾船鋁制結(jié)構(gòu)代替鋼制示意圖。

藍色區(qū)域為鋁制結(jié)構(gòu)代替鋼制結(jié)構(gòu)

以上兩個案例均從不同的角度實現(xiàn)了客滾船的輕量化設(shè)計目標。基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計方法可以通過優(yōu)化船舶結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)輕量化目標，而材料替代方法則是通過選用輕量化材料來實現(xiàn)船舶重量的減輕。這兩種方法在實際應(yīng)用中可以根據(jù)具體情況選擇，以實現(xiàn)最佳的輕量化效果。

3.3 基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的客滾船輕量化設(shè)計的案例分析

本研究選取某客滾船為研究對象，采用基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的輕量化設(shè)計方法，以降低船舶自重和提高船舶載重能力。該客滾船總長120米，型寬17米，型深7.5米，設(shè)計吃水4.2米，總噸位為4 800噸，設(shè)計速度為16節(jié)。首先進行了客滾船的結(jié)構(gòu)分析，獲得了客滾船的結(jié)構(gòu)模型和受力情況，然后采用有限元軟件進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。在優(yōu)化設(shè)計中，采用了材料優(yōu)化、構(gòu)型優(yōu)化和拓撲優(yōu)化三種方法，以減少客滾船的結(jié)構(gòu)重量。

針對材料優(yōu)化，通過選擇合適的材料來降低船體結(jié)構(gòu)的重量。在該研究中，使用高強度鋼來替換傳統(tǒng)鋼材，通過降低船體材料密度實現(xiàn)減重。對于構(gòu)型優(yōu)化，通過改變船體的布局和結(jié)構(gòu)，以減少不必要的重量和增強船體的結(jié)構(gòu)剛度。在拓撲優(yōu)化中，采用了基于密度的拓撲優(yōu)化方法，通過調(diào)整船體的空間結(jié)構(gòu)來減少材料使用量和減輕船體結(jié)構(gòu)重量。

拓撲優(yōu)化采用變密度法進行求解，材料的固有屬性與材料密度定義為非線性關(guān)系。在拓撲優(yōu)化過程中，定義優(yōu)化區(qū)域內(nèi)的材料密度分布

在0～1之間，通過查看優(yōu)化后材料的分布情況，指導(dǎo)優(yōu)化設(shè)計工作。材料的密度和彈性模量的非線性關(guān)系可以表示為如下關(guān)系：

在進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計后，對優(yōu)化后的客滾船進行了性能測試。結(jié)果顯示，通過基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的輕量化設(shè)計，客滾船的結(jié)構(gòu)重量得到了顯著降低，同時船舶的載重能力和速度得到了提高。

結(jié)論：本研究采用基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的輕量化設(shè)計方法對某客滾船進行了優(yōu)化設(shè)計，通過材料優(yōu)化、構(gòu)型優(yōu)化和拓撲優(yōu)化等方法降低了船體結(jié)構(gòu)重量。研究結(jié)果表明，該方法可以有效地提高客滾船的載重能力和速度，同時降低船舶自重，具有較好的應(yīng)用前景和推廣價值。

4 性能評估和優(yōu)化

客滾船輕量化設(shè)計旨在減少船舶自身重量，提高運行效率和性能。評估輕量化設(shè)計的核心目標是對船舶性能進行評估，確保安全性和可靠性不受影響。

客滾船的性能評估指標主要包括航行性能、安全性能、經(jīng)濟性能和舒適性能。航行性能包括速度、航行穩(wěn)定性、操縱性和抗風(fēng)浪能力。安全性能包括船舶的結(jié)構(gòu)強度、穩(wěn)定性和船員的安全。經(jīng)濟性能涉及燃油消耗和維護成本。舒適性能涉及噪音、震動、空氣質(zhì)量和船員的舒適度。

客滾船輕量化設(shè)計的性能評估方法包括實驗評估、數(shù)值模擬和經(jīng)驗公式。實驗評估直接測量船舶性能指標，適用于整船性能評估。數(shù)值模擬利用計算機模擬軟件對船舶的航行、結(jié)構(gòu)和流場進行模擬，評估輕量化設(shè)計對船舶性能的影響。經(jīng)驗公式通過統(tǒng)計和分析歷史數(shù)據(jù)，初步評估輕量化設(shè)計對船舶性能的影響。

通過綜合評估客滾船的航行性能、安全性能、經(jīng)濟性能和舒適性能，可以確定輕量化設(shè)計的有效性，確保船舶在減重的同時不犧牲性能和安全。

5 結(jié)論和展望

5.1 研究成果總結(jié)

通過對客滾船結(jié)構(gòu)優(yōu)化和輕量化設(shè)計的研究，本文提出了基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的客滾船輕量化設(shè)計方法，并進行了案例分析和性能評估。結(jié)論如下：

1）結(jié)構(gòu)優(yōu)化是客滾船輕量化設(shè)計的基礎(chǔ)，能夠通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計減少船舶重量，提高船舶性能。結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法包括拓撲優(yōu)化、參數(shù)優(yōu)化、多目標優(yōu)化等，可以根據(jù)設(shè)計要求和優(yōu)化目標選擇合適的方法。

2）輕量化設(shè)計是客滾船設(shè)計中重要的一環(huán)，可以有效減少船舶的燃油消耗和排放，提高經(jīng)濟性和環(huán)保性。輕量化設(shè)計方法包括材料優(yōu)化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、系統(tǒng)優(yōu)化等，可以通過多種途徑減少船舶的重量。

3）基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的客滾船輕量化設(shè)計方法可以實現(xiàn)船舶的高效設(shè)計和優(yōu)化，進一步提高客滾船的性能和經(jīng)濟性。未來的研究可以進一步探索新的輕量化設(shè)計方法，優(yōu)化客滾船的性能和經(jīng)濟性。

5.2 研究展望

未來，可以進一步完善客滾船結(jié)構(gòu)優(yōu)化和輕量化設(shè)計方法，優(yōu)化客滾船的性能和經(jīng)濟性。可以通過應(yīng)用新的材料、結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)設(shè)計等手段，進一步降低客滾船的重量，提高客滾船的經(jīng)濟性和環(huán)保性。另外，也可以開展多學(xué)科交叉研究，將機器學(xué)習(xí)、人工智能等技術(shù)引入客滾船設(shè)計中，提高設(shè)計的效率和準確性。

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Lightweight design of Ro-Ro passenger ship based on structural optimization

Zhu Baohui, Qiao Xuebin, Sun Yangang, Ou Shuhao, Wang Hongyu

（China Merchants Jinling Shipyard (Weihai) Co,.Ltd, Weihai264200, Shandong, China）

This article focuses on the lightweight design method of roll-on/roll-off passenger ships based on the concept of structural optimization. Firstly, the concept, principles, and methods of structural optimization are introduced, and the characteristics and requirements of structural optimization design for ro-ro passenger ships are clarified. Secondly, the significance and usual methods and technologies of lightweight design for ro-ro passenger ships are explained. A structural optimization-based lightweight design method for ro-ro passenger ships is proposed. Finally, the effectiveness of this method is validated through case studies, and the impact of lightweight design on the performance of ro-ro passenger ships is analyzed. Future research directions are also discussed. The research results of this article have great significance for improving performance and safety, reducing cost, and minimizing environmental pollution for ro-ro- passenger ships.

structural optimization; lightweight design; case study; ship performance and cost

U674

A

1003-4862（2023）11-0058-06

2023-05-14

2021年山東省重點研發(fā)計劃《高端客滾船高效建造關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用》（編號：2021CXGC010702）

朱寶會（1981-），男，工程師，主要從事船舶輪機和舾裝設(shè)計。E-mail:zhubaohui@cmhk.com