集装箱船是海运市场中主力船型之一,其结构设计是一个涉及多学科且各学科高度关联耦合的大型系统,所以结构设计中需要综合考虑各学科的相互影响。船体是一个复杂的有机整体,必须满足各种性能要求——功能要求、经济性要求、强度要求、工艺要求等。就强度性能而言,静强度、振动、冲击、疲劳、可靠性等都是结构设计中应当考虑的因素。本文综合考虑结构静力学性能和动力学性能,对某集装箱船结构进行了静动态协同优化设计研究。主要研究内容如下:1.结构优化综述介绍船体结构优化方法和MDO(多学科设计优化方法)的研究进展,重点讨论了动力学优化和MDO的研究内容和领域。2.建立计算模型研究基于规范的集装箱船全船三维协同有限元建模技术。计算影响船体振动的附连水质量;研究引起船体振动的主要外载荷,计算螺旋桨引起的脉动压力、轴承力和主机运转中产生的不平衡力矩。研究强度和动力响应衡准,确定相关约束。3.动力学分析研究复杂板架结构主模态提取技术,对船体结构进行动力特性分析。采用时域分析方法对集装箱船的稳态动力响应进行早期预报,计算结果表明该船动态性能良好。4.模糊评判设计变量应用灵敏度分析技术,计算各初步设计变量对静力学参数、动力特性和动力响应的灵敏度。根据模糊综合评判理论,提出在不同截断水平下多学科设计优化设计变量的选择方法。研究表明该方法简单易行,有很强的操作性。5.改进协同优化方法系统深入的研究协同优化方法的数学模型、计算框架。在讨论标准协同优化方法的优缺点和一致性约束在计算中出现的问题及现有的一些改进措施之后,提出改进的协同优化方法MRCO,通过NASA的标准算例证明了改进的协同优化方法的可靠性。6.静动态协同优化研究结构静动态协同设计优化数据流向、组织方式及可行性问题,搭建了静动态协同优化的计算构架。以加筋板为算例对结构静动态协同优化方法进行了研究和验证,结果表明该方案可行。应用该模型对集装箱船进行了结构静动态优化设计,得到了优于静力学和动力学单学科优化的协同优化结果,说明该模型可用于工程问题。