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船舶與海洋平臺專業設計軟件開發 版權信息
- ISBN：9787030497680
- 條形碼：9787030497680 ; 978-7-03-049768-0
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
船舶與海洋平臺專業設計軟件開發 內容簡介
本書主要研究船舶與海洋平臺總體設計軟件的開發原理、算法與開發技術。全書分為八章。**章為緒論，第二章介紹船體型線設計軟件開發技術，包括船體型線插值算法，型線變換，以及船體曲面表達方法等。第三章介紹一種基于三維切片模型的船舶靜水力特性計算方法，包括三維切片模型的建立，船舶靜水力曲線、邦戎曲線與穩性插值曲線的計算算法等。第四章介紹船舶裝載計算軟件開發技術，包括裝載穩性計算方法，船體梁剪力與彎矩分布曲線準確計算算法，以及總縱強度應力云圖顯示等。第五章介紹一種船舶與海洋平臺專業有限元分析軟件開發模式，并以空間桿梁結構為例，闡述該方法的具體應用。第六章介紹船體結構有限元分析軟件開發技術，重點闡述船體結構的參數化建模，平板與曲面板的有限元網格劃分策略，以及專業后處理軟件開發技術等。第七章介紹海洋平臺三維參數化設計軟件開發技術，包括海洋平臺參數化建模，基于三維參數化模型的靜水力特性、艙容要素及穩性計算等方法。第八章介紹船舶與海洋平臺優化設計方法，包括船體結構尺寸優化，船舶內殼板的形狀優化，以及船體結構形狀優化三方面內容。
船舶與海洋平臺專業設計軟件開發 目錄
目錄
“船舶與海洋結構物先進設計方法”叢書序
前言
第1章緒論1
1.1船舶與海洋平臺設計問題概述1
1.1.1設計任務的復雜性1
1.1.2螺旋上升式設計過程2
1.1.3設計任務的高度重復性3
1.2研究專業軟件開發的必要性5
1.2.1發展民族工業的需要5
1.2.2彌補商業軟件的不足6
1.2.3優化設計的客觀要求8
1.3CAD技術在船舶與海洋平臺設計中的應用9
1.3.1二維線框模型9
1.3.2三維線框模型10
1.3.3三維表面模型11
1.3.4自由實體造型技術13
1.3.5參數化技術15
1.4廣義參數化設計方法概述16
1.4.1程序參數化設計方法16
1.4.2基于構造歷史的參數化設計方法17
1.4.3基于幾何約束求解的參數化設計方法17
1.5船舶與海洋平臺軟件開發概述18
1.5.1船舶與海洋平臺CAD技術的特點18
1.5.2船舶與海洋平臺設計軟件開發模式19
1.5.3船舶與海洋平臺專業軟件開發基本要求23
參考文獻24
第2章船舶型線與曲面設計軟件開發26
2.1樣條曲線理論及其關鍵算法26
2.1.1樣條曲線理論及其在船舶型線設計中的應用27
2.1.2樣條曲線求交算法29
2.1.3樣條曲線插值算法31
2.1.4樣條曲線積分算法32
2.2二維船體型線設計方法34
2.2.1二維型線設計模型34
2.2.2船體曲面與平面交線計算方法35
2.2.3插值計算橫剖線、縱剖線與肋骨型線38
2.2.4點的排序算法39
2.2.5型線中折角線的處理40
2.3樣條曲線的折線表達方法43
2.3.1曲線轉折線的參數等分轉化法43
2.3.2曲線轉折線的基于曲率轉化法43
2.3.3兩種轉化法效果對比44
2.4三維船體型線設計45
2.4.1船體型線三維設計軟件開發概述45
2.4.2空間折線與任意平面交線計算46
2.4.3船體曲面與任意平面交線計算47
2.4.4橫剖線、縱剖面與半寬水線插值算法48
2.4.5三維型線模型轉換為二維型線圖49
2.5母型船改造法船體型線設計50
2.5.11Cp法型線設計方法及關鍵技術50
2.5.2滿足Cp與LCB要求的SAC曲線迭代計算方法51
2.5.3型線變換方法52
2.6船體曲面及其設計方法53
2.6.1船體曲面表達概述53
2.6.2船體曲面整體表達法55
2.7船體型線設計程序設計58
2.7.1型線設計模型58
2.7.2程序的數據結構61
2.7.3主要函數及其功能說明62
2.8小結63
參考文獻64
第3章船舶靜水力特性計算軟件開發65
3.1浮體模型的切片表達65
3.1.1水線面邊界平面模型建立方法66
3.1.2橫剖面邊界平面模型建立方法67
3.2平面閉合連通域屬性計算方法69
3.2.1平面閉合連通域屬性計算69
3.2.2由折線段構成的閉合連通域屬性計算70
3.2.3多連通域與復連通域問題74
3.2.4任意平面曲線構成的連通域屬性計算75
3.2.5商業軟件中的邊界平面76
3.3基于邊界平面模型的靜水力曲線計算76
3.4基于邊界平面模型的邦戎曲線計算78
3.4.1基于二維橫剖線計算邦戎曲線78
3.4.2基于橫剖面邊界平面計算邦戎曲線79
3.5基于邊界平面模型的穩性插值曲線計算80
3.5.1船舶正浮穩性插值曲線計算81
3.5.2帶有縱傾的穩性插值曲線計算83
3.6特殊船舶的靜水力特性計算84
3.7船舶靜水力特性計算程序設計87
3.7.1程序的數據結構87
3.7.2主要函數及其功能說明88
3.7.3文件接口89
3.8小結90
參考文獻91
第4章船舶裝載穩性及總縱彎曲強度校核軟件開發92
4.1船舶裝載穩性計算92
4.1.1計入縱傾的靜穩性曲線計算方法92
4.1.2完整穩性與破艙穩性衡準94
4.2船體梁剪力與彎矩計算94
4.2.1船舶載荷分布曲線計算方法95
4.2.2浮力分布曲線計算方法100
4.2.3剪力彎矩分布曲線計算方法104
4.2.4剪力彎矩分布曲線精確計算公式105
4.3船舶裝載計算程序設計106
4.3.1程序的數據結構106
4.3.2船舶裝載計算模型定義107
4.3.3主要函數及其功能說明108
4.4船體結構橫剖面屬性計算109
4.4.1船體結構橫剖面屬性計算模型109
4.4.2橫剖面屬性計算原理111
4.4.3橫剖面屬性計算算法112
4.5船體總縱強度彎曲應力計算及顯示113
4.5.1彎曲應力計算與校核113
4.5.2應力云圖顯示原理114
4.5.3彎曲應力計算與應力云圖繪制114
4.6船舶總縱強度計算程序設計117
4.6.1計算模型定義117
4.6.2程序的數據結構117
4.6.3主要函數及其功能說明118
4.7小結118
參考文獻119
第5章船舶與海洋平臺有限元分析軟件開發120
5.1船舶與海洋平臺結構有限元分析的特點120
5.2船體結構有限元分析軟件開發基本原理122
5.2.1通用有限元軟件二次開發的基本模式122
5.2.2宏語言層船舶與海洋平臺有限元軟件開發基本流程123
5.3空間桿梁結構有限元前處理程序設計125
5.3.1結構的定義及結構建模126
5.3.2有限元軟件接口文件126
5.3.3有限元軟件的調用127
5.3.4程序應用128
5.3.5有限元模型的三維顯示129
5.4空間桿梁結構有限元后處理程序設計130
5.4.1后處理模塊的數據結構設計131
5.4.2應力與變形的提取分析131
5.4.3空間桿梁屈曲強度計算136
5.4.4材料利用系數圖137
5.5空間桿梁結構有限元分析程序設計138
5.5.1程序的全局變量設置139
5.5.2主要函數及其功能說明139
5.6面向過程與面向對象軟件開發模式145
5.7小結145
參考文獻146
第6章船體結構參數化有限元軟件開發147
6.1船體結構三維有限元軟件概述147
6.2船體結構參數化建模149
6.2.1平面加筋板的參數化模型及其驅動機制150
6.2.2參數化加筋板模型的數據結構152
6.2.3板格模型的建立155
6.2.4*小回路搜索算法及其應用155
6.2.5船體曲面建模161
6.2.6建立船體結構有限元模型165
6.3艙室與載況定義166
6.3.1艙室板類與載荷類166
6.3.2艙室類與艙室狀態類167
6.3.3載況類168
6.4船體結構有限元前處理模型169
6.5船體結構屈服強度評估170
6.5.1應力提取與存儲171
6.5.2單元的分組顯示173
6.5.3組合工況及其應用176
6.5.4材料利用系數圖176
6.6船體結構屈曲強度評估177
6.6.1板格模型的建立178
6.6.2板格應力的提取179
6.6.3屈曲利用因子圖180
6.7船體結構參數化有限元軟件的數據結構181
6.8小結181
參考文獻182
第7章海洋平臺總體設計軟件開發183
7.1海洋平臺設計中的特殊性183
7.2海洋平臺主結構參數化建模185
7.2.1主結構草圖185
7.2.2主結構參數化模型194
7.3參數化分艙及艙室數據結構定義196
7.3.1艙室的參數化模型197
7.3.2特殊艙室的定義202
7.3.3艙室模型的數據結構202
7.3.4艙容要素的計算方法203
7.4三維參數化總布置設計204
7.5波浪載荷計算207
7.5.1波浪載荷數據結構207
7.5.2線性波理論208
7.5.3五階Stokes波理論209
7.5.4基于Morison方程的載荷計算214
7.6基于三維浮體模型的靜水力特性計算215
7.6.1靜水力曲線計算217
7.6.2穩性插值曲線計算219
7.6.3進水角曲線計算228
7.6.4浮體參數化模型234
7.7海洋平臺自由浮態計算方法235
7.7.1目標函數236
7.7.2優化策略237
7.7.3算例分析239
7.8海洋平臺完整穩性計算241
7.8.1假定風力矩方向角下靜穩性曲線計算241
7.8.2任意風力矩方向角靜穩性校核242
7.9海洋平臺破艙穩性計算關鍵問題243
7.10海洋平臺的載況與工況245
7.10.1艙室狀態與設備狀態定義245
7.10.2載況與工況定義246
7.11海洋平臺參數化總體設計模型247
7.11.1參數化模型的構成247
7.11.2參數化模型的參數驅動機制248
7.11.3總體設計軟件的核心數據結構249
7.12小結250
參考文獻251
第8章船舶浮態與船體變形耦合分析及其軟件開發252
8.1船體結構變形與浮態精確計算的意義與必要性252
8.2浮態與船體變形耦合迭代求解方法255
8.2.1迭代求解方法基本流程256
8.2.2迭代求解方法數值算例259
8.2.3迭代求解方法的收斂性與效率分析260
8.3浮態與船體變形耦合有限元分析法262
8.3.1計入結構變形的浮態平衡方程及其離散化262
8.3.2計入浮力的單元剛度矩陣263
8.3.3總體剛度矩陣及總體平衡方程269
8.3.4應用及程序設計基本流程270
8.3.5浮力單元的確定及修正算法271
8.3.6應用數值算例273
8.3.7算法的正確性驗證275
8.4浮態與船體變形耦合作用對船舶設計的影響281
8.4.115000t下水工作船281
8.4.275000DWT原油船283
8.4.3浮態與船體變形耦合作用對船舶設計的影響分析284
8.5小結285
參考文獻285
第9章船舶與海洋平臺結構優化設計方法與軟件開發288
9.1結構尺寸優化設計方法及程序實現288
9.1.1空間桿梁結構尺寸優化設計基本原理289
9.1.2空間桿梁結構尺寸優化模型289
9.1.3空間桿梁結構尺寸優化模型的求解過程290
9.1.4結構尺寸優化算例分析291
9.2船體結構形狀優化設計方法292
9.2.1船體結構形狀優化設計方法概述293
9.2.2網格變換的基本原理296
9.2.3網格變換的基本流程302
9.2.4結構應力變化連續性分析304
9.2.5基于網格變換法的結構形狀優化設計308
9.2.6基于網格變換法結構形狀優化的特點311
9.3船舶內殼板形狀優化設計方法311
9.3.1船舶內殼板形狀優化的意義312
“船舶與海洋結構物先進設計方法”叢書序
前言
第1章緒論1
1.1船舶與海洋平臺設計問題概述1
1.1.1設計任務的復雜性1
1.1.2螺旋上升式設計過程2
1.1.3設計任務的高度重復性3
1.2研究專業軟件開發的必要性5
1.2.1發展民族工業的需要5
1.2.2彌補商業軟件的不足6
1.2.3優化設計的客觀要求8
1.3CAD技術在船舶與海洋平臺設計中的應用9
1.3.1二維線框模型9
1.3.2三維線框模型10
1.3.3三維表面模型11
1.3.4自由實體造型技術13
1.3.5參數化技術15
1.4廣義參數化設計方法概述16
1.4.1程序參數化設計方法16
1.4.2基于構造歷史的參數化設計方法17
1.4.3基于幾何約束求解的參數化設計方法17
1.5船舶與海洋平臺軟件開發概述18
1.5.1船舶與海洋平臺CAD技術的特點18
1.5.2船舶與海洋平臺設計軟件開發模式19
1.5.3船舶與海洋平臺專業軟件開發基本要求23
參考文獻24
第2章船舶型線與曲面設計軟件開發26
2.1樣條曲線理論及其關鍵算法26
2.1.1樣條曲線理論及其在船舶型線設計中的應用27
2.1.2樣條曲線求交算法29
2.1.3樣條曲線插值算法31
2.1.4樣條曲線積分算法32
2.2二維船體型線設計方法34
2.2.1二維型線設計模型34
2.2.2船體曲面與平面交線計算方法35
2.2.3插值計算橫剖線、縱剖線與肋骨型線38
2.2.4點的排序算法39
2.2.5型線中折角線的處理40
2.3樣條曲線的折線表達方法43
2.3.1曲線轉折線的參數等分轉化法43
2.3.2曲線轉折線的基于曲率轉化法43
2.3.3兩種轉化法效果對比44
2.4三維船體型線設計45
2.4.1船體型線三維設計軟件開發概述45
2.4.2空間折線與任意平面交線計算46
2.4.3船體曲面與任意平面交線計算47
2.4.4橫剖線、縱剖面與半寬水線插值算法48
2.4.5三維型線模型轉換為二維型線圖49
2.5母型船改造法船體型線設計50
2.5.11Cp法型線設計方法及關鍵技術50
2.5.2滿足Cp與LCB要求的SAC曲線迭代計算方法51
2.5.3型線變換方法52
2.6船體曲面及其設計方法53
2.6.1船體曲面表達概述53
2.6.2船體曲面整體表達法55
2.7船體型線設計程序設計58
2.7.1型線設計模型58
2.7.2程序的數據結構61
2.7.3主要函數及其功能說明62
2.8小結63
參考文獻64
第3章船舶靜水力特性計算軟件開發65
3.1浮體模型的切片表達65
3.1.1水線面邊界平面模型建立方法66
3.1.2橫剖面邊界平面模型建立方法67
3.2平面閉合連通域屬性計算方法69
3.2.1平面閉合連通域屬性計算69
3.2.2由折線段構成的閉合連通域屬性計算70
3.2.3多連通域與復連通域問題74
3.2.4任意平面曲線構成的連通域屬性計算75
3.2.5商業軟件中的邊界平面76
3.3基于邊界平面模型的靜水力曲線計算76
3.4基于邊界平面模型的邦戎曲線計算78
3.4.1基于二維橫剖線計算邦戎曲線78
3.4.2基于橫剖面邊界平面計算邦戎曲線79
3.5基于邊界平面模型的穩性插值曲線計算80
3.5.1船舶正浮穩性插值曲線計算81
3.5.2帶有縱傾的穩性插值曲線計算83
3.6特殊船舶的靜水力特性計算84
3.7船舶靜水力特性計算程序設計87
3.7.1程序的數據結構87
3.7.2主要函數及其功能說明88
3.7.3文件接口89
3.8小結90
參考文獻91
第4章船舶裝載穩性及總縱彎曲強度校核軟件開發92
4.1船舶裝載穩性計算92
4.1.1計入縱傾的靜穩性曲線計算方法92
4.1.2完整穩性與破艙穩性衡準94
4.2船體梁剪力與彎矩計算94
4.2.1船舶載荷分布曲線計算方法95
4.2.2浮力分布曲線計算方法100
4.2.3剪力彎矩分布曲線計算方法104
4.2.4剪力彎矩分布曲線精確計算公式105
4.3船舶裝載計算程序設計106
4.3.1程序的數據結構106
4.3.2船舶裝載計算模型定義107
4.3.3主要函數及其功能說明108
4.4船體結構橫剖面屬性計算109
4.4.1船體結構橫剖面屬性計算模型109
4.4.2橫剖面屬性計算原理111
4.4.3橫剖面屬性計算算法112
4.5船體總縱強度彎曲應力計算及顯示113
4.5.1彎曲應力計算與校核113
4.5.2應力云圖顯示原理114
4.5.3彎曲應力計算與應力云圖繪制114
4.6船舶總縱強度計算程序設計117
4.6.1計算模型定義117
4.6.2程序的數據結構117
4.6.3主要函數及其功能說明118
4.7小結118
參考文獻119
第5章船舶與海洋平臺有限元分析軟件開發120
5.1船舶與海洋平臺結構有限元分析的特點120
5.2船體結構有限元分析軟件開發基本原理122
5.2.1通用有限元軟件二次開發的基本模式122
5.2.2宏語言層船舶與海洋平臺有限元軟件開發基本流程123
5.3空間桿梁結構有限元前處理程序設計125
5.3.1結構的定義及結構建模126
5.3.2有限元軟件接口文件126
5.3.3有限元軟件的調用127
5.3.4程序應用128
5.3.5有限元模型的三維顯示129
5.4空間桿梁結構有限元后處理程序設計130
5.4.1后處理模塊的數據結構設計131
5.4.2應力與變形的提取分析131
5.4.3空間桿梁屈曲強度計算136
5.4.4材料利用系數圖137
5.5空間桿梁結構有限元分析程序設計138
5.5.1程序的全局變量設置139
5.5.2主要函數及其功能說明139
5.6面向過程與面向對象軟件開發模式145
5.7小結145
參考文獻146
第6章船體結構參數化有限元軟件開發147
6.1船體結構三維有限元軟件概述147
6.2船體結構參數化建模149
6.2.1平面加筋板的參數化模型及其驅動機制150
6.2.2參數化加筋板模型的數據結構152
6.2.3板格模型的建立155
6.2.4*小回路搜索算法及其應用155
6.2.5船體曲面建模161
6.2.6建立船體結構有限元模型165
6.3艙室與載況定義166
6.3.1艙室板類與載荷類166
6.3.2艙室類與艙室狀態類167
6.3.3載況類168
6.4船體結構有限元前處理模型169
6.5船體結構屈服強度評估170
6.5.1應力提取與存儲171
6.5.2單元的分組顯示173
6.5.3組合工況及其應用176
6.5.4材料利用系數圖176
6.6船體結構屈曲強度評估177
6.6.1板格模型的建立178
6.6.2板格應力的提取179
6.6.3屈曲利用因子圖180
6.7船體結構參數化有限元軟件的數據結構181
6.8小結181
參考文獻182
第7章海洋平臺總體設計軟件開發183
7.1海洋平臺設計中的特殊性183
7.2海洋平臺主結構參數化建模185
7.2.1主結構草圖185
7.2.2主結構參數化模型194
7.3參數化分艙及艙室數據結構定義196
7.3.1艙室的參數化模型197
7.3.2特殊艙室的定義202
7.3.3艙室模型的數據結構202
7.3.4艙容要素的計算方法203
7.4三維參數化總布置設計204
7.5波浪載荷計算207
7.5.1波浪載荷數據結構207
7.5.2線性波理論208
7.5.3五階Stokes波理論209
7.5.4基于Morison方程的載荷計算214
7.6基于三維浮體模型的靜水力特性計算215
7.6.1靜水力曲線計算217
7.6.2穩性插值曲線計算219
7.6.3進水角曲線計算228
7.6.4浮體參數化模型234
7.7海洋平臺自由浮態計算方法235
7.7.1目標函數236
7.7.2優化策略237
7.7.3算例分析239
7.8海洋平臺完整穩性計算241
7.8.1假定風力矩方向角下靜穩性曲線計算241
7.8.2任意風力矩方向角靜穩性校核242
7.9海洋平臺破艙穩性計算關鍵問題243
7.10海洋平臺的載況與工況245
7.10.1艙室狀態與設備狀態定義245
7.10.2載況與工況定義246
7.11海洋平臺參數化總體設計模型247
7.11.1參數化模型的構成247
7.11.2參數化模型的參數驅動機制248
7.11.3總體設計軟件的核心數據結構249
7.12小結250
參考文獻251
第8章船舶浮態與船體變形耦合分析及其軟件開發252
8.1船體結構變形與浮態精確計算的意義與必要性252
8.2浮態與船體變形耦合迭代求解方法255
8.2.1迭代求解方法基本流程256
8.2.2迭代求解方法數值算例259
8.2.3迭代求解方法的收斂性與效率分析260
8.3浮態與船體變形耦合有限元分析法262
8.3.1計入結構變形的浮態平衡方程及其離散化262
8.3.2計入浮力的單元剛度矩陣263
8.3.3總體剛度矩陣及總體平衡方程269
8.3.4應用及程序設計基本流程270
8.3.5浮力單元的確定及修正算法271
8.3.6應用數值算例273
8.3.7算法的正確性驗證275
8.4浮態與船體變形耦合作用對船舶設計的影響281
8.4.115000t下水工作船281
8.4.275000DWT原油船283
8.4.3浮態與船體變形耦合作用對船舶設計的影響分析284
8.5小結285
參考文獻285
第9章船舶與海洋平臺結構優化設計方法與軟件開發288
9.1結構尺寸優化設計方法及程序實現288
9.1.1空間桿梁結構尺寸優化設計基本原理289
9.1.2空間桿梁結構尺寸優化模型289
9.1.3空間桿梁結構尺寸優化模型的求解過程290
9.1.4結構尺寸優化算例分析291
9.2船體結構形狀優化設計方法292
9.2.1船體結構形狀優化設計方法概述293
9.2.2網格變換的基本原理296
9.2.3網格變換的基本流程302
9.2.4結構應力變化連續性分析304
9.2.5基于網格變換法的結構形狀優化設計308
9.2.6基于網格變換法結構形狀優化的特點311
9.3船舶內殼板形狀優化設計方法311
9.3.1船舶內殼板形狀優化的意義312
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船舶與海洋平臺專業設計軟件開發 節選
第1章 緒論 1.1 船舶與海洋平臺設計問題概述 1.1.1 設計任務的復雜性 船舶與海洋平臺是作業于海上的大型浮式海洋結構物，擔負著海洋資源勘探、海上運輸、海上施工、海上潛水作業、生活服務、海上搶險救助及海洋調查等重要任務。對于這類海洋結構物，產品的性能取決于設計與建造兩個環節，其中設計環節尤為關鍵。船舶與海洋平臺的設計是一項復雜的系統工程，為保證產品的正常營運與作業，設計中需要充分考慮其功能性、安全性、經濟性、節能減排、綠色環保、舒適性及人性化等多方面要求。 **，為保證運輸、作業等需要，船舶與海洋平臺的設計方案必須滿足其功能性要求，如船舶要有足夠的載重量、航速和續航力，海洋平臺要具有足夠的可變載荷能力、作業水深、艙容和甲板面積等。功能性要求是設計的出發點，船舶與海洋平臺的基本形式與主要尺度均首先要考慮其功能性要求。 第二，船舶與海洋平臺的航行與作業環境條件通常非常惡劣。為保證船體、設備及工作人員的生命安全，船舶與海洋平臺必須具有足夠的安全性，包括結構強度、完整穩性、抗沉性等，同時總體布置應滿足防火、消防與逃生等各類要求。各國船級社規范、海事局、國際海事組織(International Maritime Organization．IMO)等制定詳細的規范、公約或者規則對各類船舶與海洋平臺的安全性提出明確要求，如結構統一規范( Common Structural Rules，CSR) [1，2]、IMO的《國際完整穩性規則》[3]、國際海上人命安全公約(International Convention for Safety of Life AtSea，S()IAS)[4]、我國的《國內航行海船法定檢驗技術規則》[5]等。船舶與海洋平臺的設計方案需要滿足上述規范、公約或者規則的相關要求。 第三，作為一類典型的工業產品，船舶與海洋平臺應滿足經濟性要求，設計中應充分論證產品的經濟性，使產品達到一定的投資收益率，通常要求在營運后若干年內收回建造成本。對于非營運船舶，如軍艦、執法船及科考船等，所創造的經濟價值難以衡量，但仍然需要保證投入與產品性能的比值在合理范圍內。 第四，隨著氣候變暖，地球資源逐年耗竭，環境污染等全球性問題的日益嚴峻，以低能耗、低排放、低污染為基礎的低碳經濟逐漸成為全球經濟發展的主要模式。節能與環保是以后T業產品設計發展的一個主要方向。船舶與海洋平臺的建造、營運均需要消耗大量的能源，因此其節能與環保對于低碳經濟尤為重要。2011年IMO海上環境保護委員會第62次會議通過了《防止船舶污染國際公約>有關減少溫室氣體排放的強制措施，將船舶能效規則正式納入附則VI修正案，使得針對新造船或重大改建船舶的能效設計指數( EEDI)成為強制性要求，并于2013年1月1日正式生效[6]。對于國際航行運輸船舶，滿足EEDI要求是允許進入國際航線的前提，設計中必須采取有效的手段以降低運輸船舶的EEDI指數。 第五，作為海洋環境的重要污染源之一，船舶與海洋平臺的設計必須滿足保護海洋環境的要求。例如，各類船舶應保證當船舶的艙室破損后，燃油與貨物泄露對海洋環境的污染在可控范圍內。船舶與海洋平臺應設置各類污水、生活垃圾處理系統，避免各類排放污染海洋環境。《國際防止船舶造成污染公約> (InternationalConvention for the Prevention of Pollution From Ships，MARPOL)7在控制船舶與海洋平臺對海洋環境的污染方面有明確的規定。此外，船舶的壓載水是影響海洋生態環境的重要因素，IMO在2004年通過了《國際船舶壓載水和沉積物控制和管理公約》(International Convention for the Control and Management of ShipsBallast Water and Sediments)[8]，旨在通過船舶壓載水和沉積物的控制和管理來防止、減少并*終消除有害水生物和病原體的轉移對環境、人體健康、財產和資源引起的風險。締約圍船舶設計應滿足上述公約中對防止海洋環境污染相關的適用性規定。 第六，由于船舶與海洋平臺需要長期獨立營運于海上，岡此需要提供必要的生活設施，相關設計應滿足舒適性與人性化的要求，滿足船員長期生活的需要。對于客運船，通常對舒適性與人性化有更高的要求。 此外，船舶與海洋平臺的設計方案應滿足船廠的建造條件、停靠碼頭、通行航道等限制條件，同時需要滿足造型美觀等主觀性要求。 1.1.2螺旋上升式設計過程 船舶與海洋平臺設計中的上述各項指標，單獨滿足一項均不困難，但是各指標中存在大量矛盾，提高一項指標可能造成其他一項或者多項指標的下降，甚至不滿足設計基本要求。所以，船舶與海洋平臺的設計需要從系統工程角度考慮，權衡設計中的各項矛盾，*終得到滿足所有要求的一個滿意解。 為平衡船舶與海洋平臺設計的各項矛盾，Evans于1959年提出一種稱為設計螺旋(design spiral)的設計模式[9]，如圖1.1所示。在設計螺旋中，設計過程被看成是一個循環迭代、螺旋式上升的過程，通過逐步近似的方法解決各項設計任務之間的矛盾，設計過程是一個不斷地平衡矛盾的過程。整個設計工作經過數輪循環完成，在每一輪循環中校核各項設計任務對應的性能指標是否滿足設計要求，如果
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