支柱結(jié)構(gòu)在船體設(shè)計中使用非常廣泛，它通常被用作甲板間的支撐，特別當上層甲板無法被舷側(cè)外板或艙壁結(jié)構(gòu)支撐時。支柱主要承受壓力作用，但當支柱承受上部集中載荷時，還需考慮附加的彎矩作用。支柱作為支撐結(jié)構(gòu)，相比艙壁結(jié)構(gòu)而言對甲板間的空間布局非常有利。通常使用的支柱型式按照截面的形狀分有圓柱，矩形柱，三角形柱及工字形柱，其中使用較多的是圓柱和工字形柱。

船用支柱的設(shè)計及強度校核已經(jīng)較為成熟，在各船級社規(guī)范中有較為詳細的規(guī)定，但是船舶支柱位置的確定多是依靠母型船或者設(shè)計人員的相關(guān)經(jīng)驗。如何在確保安全的前提下盡可能布置較少的支柱以提高甲板間空間的利用率，需要通過一種有效的優(yōu)化策略，應(yīng)用數(shù)學(xué)的方法來確定其優(yōu)化位置。該問題屬于結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化問題。

目前，拓撲優(yōu)化技術(shù)已經(jīng)在汽車工業(yè)、航空航天、建筑工程等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。而目前大部分關(guān)于拓撲優(yōu)化的研究，多是將精力集中在對結(jié)構(gòu)材料布局的優(yōu)化設(shè)計上，即在給定的邊界條件及工況下，設(shè)計出能達到優(yōu)化目標的結(jié)構(gòu)型式。而將拓撲優(yōu)化方法應(yīng)用于結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化問題的研究尚不多見，盡管如此，現(xiàn)有的些許研究已經(jīng)表明其具備一定的可行性。因此，本文擬采用拓撲優(yōu)化方法，開展支柱布局優(yōu)化設(shè)計的研究工作，為船舶支柱的前期設(shè)計工作提供技術(shù)支撐。

由于帖子中公式、圖片等編輯不是很方便，因此具體內(nèi)容可見附件文檔。該文章為本人于2018年參加Altair技術(shù)大會的演講論文，在此和大家進行分享與交流。

基于拓撲優(yōu)化方法的支柱布局優(yōu)化設(shè)計.pdf

歡迎大家就此問題開展交流探討。以下收費內(nèi)容為文章中懸臂梁算例與支柱布局模型的計算結(jié)果文件，有需要的童鞋可自行獲取，謝謝！