Phân tích và lựa chọn thuật toán thiết kế kết cấu tàu vỏ thép theo yêu cầu của Quy phạm Việt Nam, chương 2 potx

Chương 2: Phân loại thuật toán
Theo cấu trúc có thể phân loại thuật toán như sau:
- Thuật toán không phân nhánh.
- Thuật toán có phân nhánh.
- Thuật toán theo chu trình có bước lặp xác định.
- Thuật toán theo chu trình có bước lặp không xác định.
Thuật toán không phân nhánh là thuật toán đơn giản nhất.
Trong thực tế thường gặp thuật toán phân nhánh theo các điều kiện
so sánh đúng hoặc sai. Phổ biến nhất trong các b
ài toán thực tế là
thu
ật toán gồm nhiều chu trình, theo nhiều nhánh, đó là đặc trưng
của thuật toán giải các bài toán khoa học kỹ thuật.
1.3. KHÁI QUÁT VỀ THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU
1.3.1. Các phương pháp thiết kế kết cấu thân tàu
 Thiết kế kết cấu thân tàu theo Quy phạm:
Quy phạm kết cấu thân tàu tập hợp được những kinh nghiệm
trong thiết kế kết cấu, trong chế tạo, sửa chữa và sử dụng. Ngày
nay, ki
ến thức về cơ học kết cấu ngày càng được mở rộng Quy
phạm kết cấu thân tàu càng được hoàn chỉnh. Thiết kế kết cấu theo
Quy phạm là phương pháp thiết kế tương đối đơn giản và thực
dụng thường đảm bảo được sức bề thân tàu. Phương pháp này
được áp dụng rộng r
ãi trong thiết kế tàu dân dụng, tuy nhiên đối
với tàu có kích thước và tính năng đặc biệt vẫn phải xét riêng. Điều
kiện cần thiết để có thể áp dụng phương pháp này là kích thước
chính của tàu, tỷ lệ kích thước, các đặc trưng kỹ thuật, loại tàu…
n
ằm trong phạm vi mà Quy phạm đóng tàu chấp nhận.
Hình 1.2: Quy trình thiết kế kết cấu tàu theo Quy phạm.

 Thiết kế kết cấu thân tàu theo tính toán lý thuyết:
Do hình dáng thân tàu, các loại máy và bố trí trên tàu …không
gi
ống nhau đặc biệt đối với tàu cỡ lớn, các loại tàu đặc biệt, Quy
Tàu mẫu
Yêu cầu kỹ
thuật của tàu
thi
ết kế
Mặt cắt ngang giữa tàu
Độ
bền
thân
tàu
Mô hình tính kết cấu
Quy phạm Bố chí chung
Các kết cấu chính
Bố trí kết cấu
Kích thước các kết cấu tàu
phạm không thể bao gồm tất cả các đặc trưng đó. Do đó phải vận
dụng kiến thức và cơ học kết cấu, dùng phương pháp tính toán sức
bền để thiết kế kết cấu thân tàu. Theo đà phát triển của khoa học kỹ
thuật hiện nay, nhất là nhờ có máy tính điện tử cho phép giải
những bài toán lớn, và việc ứng dụng phương pháp tính toán sức
bền trong thiết kế kết cấu thân tàu đang ngày một hoàn thiện. Dựa
vào tính toán độ bền thân t
àu chọn kết cấu chịu được độ bền chung
và tải trọng cục bộ. Trước khi thiết kế kết cấu tàu, người thiết kế
phải giải đáp các vấn đề liên quan về sức bền thân tàu:
- T

ải trọng bên ngoài cần để tính sức bền chung và tải trọng cục
bộ.
- Ứng suất cho phép của vật liệu tạo nên các chi tiết thân.
- Điều kiện môi trường và làm việc của kết cấu.
Kết quả tính toán phải nêu rõ được giá trị ứng suất lớn nhất
trong các kết cấu và tỷ lệ giữa chúng với ứng suất cho phép. Trong
tất cả các trường hợp tính toán nhất thiết tính đến ổn định kết cấu
nhằm đạt yêu cầu không một chi tiết nào mất ổn định khi làm việc.
Ngoài các phép tính thuần túy cơ học trên, độ tin cậy kết cấu là
vi
ệc không tránh được khi thiết kế kết cấu tàu. Thông thường, bằng
cách này người thiết kế có thể chọn được kết cấu vừa đủ bền đồng
thời đạt giá trị tối ưu về kinh tế.
Tính toán thiết kế kết cấu tàu là quá trình cân nhắc, đối chiếu,
so sánh nhằm tìm phương án tốt nhất cho kết cấu, thỏa mãn yêu
cầu bền, ổn định phù hợp với môi trường làm việc và điều kiện làm
vi
ệc.
Nhìn chung, đối với tàu dân dụng thông thường dựa vào Quy
ph
ạm để thiết kế kết cấu thân tàu, khi cần thiết dùng phương pháp
tính toán sức bền để nghiệm lại, nhằm bổ sung những chỗ chưa
hoàn h
ảo của Quy phạm. Quy phạm kết cấu thân tàu tập hợp đựợc
những kinh nghiệm trong thiết kế kết cấu, trong chế tạo, trong sửa
chữa và sử dụng. Thiết kế kết cấu thân tàu theo Quy phạm là
phương pháp thiết kế tương đối đơn giản, thực dụng, thường đảm
bảo được sức bền. Phương pháp này cho phép người thiết kế tính
chọn toàn bộ kết cấu tàu đang xét mà không cần phải thực hiện mô
hình hoá kết cấu hoặc giải những bài toán cơ học kết cấu phức tạp.

1.3.2. Những yêu cầu chủ yếu đối với thiết kế kết cấu thân tàu
-
Tính an toàn: Thiết kế kết cấu phải đảm bảo dưới tác dụng của
ngoại lực, tàu có một sức bền nhất định, tính ổn định và độ cứng
cần thiết. Không vì sức bền không đủ hoặc kết cấu mất ổn định mà
gây lên s
ự phá hủy kết cấu hoặc biến dạng vượt quá phạm vi cho
phép.
-
Tính năng sử dụng: Việc bố trí và lựa chọn kích thước kết cấu
phải phù hợp với yêu cầu kinh doanh. Ví như đối với khoang chở
hàng đảm bảo kết cấu được bố trí sao cho thuận tiện xếp dỡ h
àng,
bu
ồng ở của hành khách và thuyền viên phải có lối đi thuận tiện và
độ cao thích đáng.
- Tính hoàn chỉnh: Tàu thủy là một công trình kiến trúc nổi trên
m
ặt nước bố trí phức tạp, trên tàu có nhiều loại máy móc, thiết bị,
dụng cụ sinh hoạt và các hệ thống…Các bộ phận liên kết mật thiết
với bố trí kết cấu và việc lựa chọn kích thước kết cấu.Thiết kế kết
cấu phải phối hợp chặt chẽ với thiết kế tổng thể và thiết kế các hệ
thống tạo nên một cấu trúc hoàn chỉnh, đảm bảo sự hoạt động bình
thường của tất cả các bộ phận trên tàu.
- Tính công ngh
ệ: Việc lựa chọn hình thức kết cấu, hình thức liên
k
ết các bộ phận kết cấu của thân tàu phải đảm bảo thi công dễ
dàng, giảm nhẹ cường độ lao động và nâng cao năng suất lao động.
Mặt khác, khi lựa chọn vật liệu phải chú ý đến vật tư có thể khai

thác trong nước, giảm bớt quy cách vật liệu một cách thích đáng,
tiện cho việc mua, dự trữ vật liệu và quy trình công nghệ của nhà
máy. Ph
ải căn cứ vào đặc điểm của nhà máy, tình hình thiết bị của
nhà máy để chọn phương án công nghệ hợp lý, áp dụng những biện
pháp công nghệ tiên tiến.
- Tính kinh tế: Trên cơ sở đảm bảo sức bền cần thiết của kết cấu,
cân nhắc kỹ đến độ dư ăn mòn của vật liệu, yêu cầu sử dụng và sửa
chữa bảo dưỡng…Phải cố gắng giảm nhẹ khối lượng kết cấu, tiết
kiệm vật liệu, bố trí và lựa chọn vật liệu thỏa đáng, đảm bảo tính
kinh tế cao nhất trong sử dụng kết cấu.
1.3.3. Thực trạng công tác tính toán thiết kế kết cấu thân tàu ở
Việt Nam
Qua việc tìm hiểu thực tế, chúng tôi nhận thấy vấn đề thiết kết
cấu thân tàu ở nước ta hiện nay thường được thực hiện như sau:
Từ những thông số hình học của tàu cụ thể như: Chiều dài,
chi
ều rộng, chiều cao, mớn nước v.v… người thiết kế tiến hành
tính toán kích thước các kết cấu thân tàu theo những yêu cầu của
Quy phạm Việt Nam, Quy phạm LR, Quy phạm DNV … để xác
định giá trị tối thiểu cần phải đạt được trong mọi trường hợp.
Từ kết quả kích thước tối thiểu vừa xác định, người thiết kế
sẽ tiến hành chọn kích thước thực tế cho kết cấu đang tính, thường
là có giá trị lớn hơn so với kết quả tính theo Quy phạm tuỳ theo ý
ki
ến chủ quan của người thiết kế hoặc theo kết cấu tiêu chuẩn
nhằm tạo lượng dự trữ bền mà chưa có cơ sở nào rõ ràng, có nghĩa
là lượng dư ấy bao nhiêu là đủ th
ì vẫn chưa xác định được.
Việc tính toán trên nhằm để kiểm tra lại kích thước, quy cách

bố trí kết cấu thỏa mãn theo yêu cầu của các Quy phạm còn toàn
b
ộ hồ sơ kỹ thuật của phần lớn những con tàu đóng ở nước ta được
mua của nước ngoài.
V
ấn đề đặt ra ở đây là việc lựa chọn kích thước như vậy liệu
có dư bền quá không? kết cấu có quá nặng nề v
à có kinh tế không?
Từ đó nảy sinh vấn đề cần thiết phải phân tích, đánh giá, tìm
ra các thu
ật toán tính toán thiết kế kết cấu tàu thỏa mãn các yêu
c
ầu của Quy phạm nhằm đảm bảo cho việc thiết kế kết cấu thân tàu
chính xác hơn, đảm bảo kết cấu được tính chọn đủ bền và độ ổn
định v
à thoả mãn tiêu chuẩn kinh tế - kỹ thuật.