浮动平台是深海海上能源收集的一种经济选择。轻质设计和结构稳定性是保证承载力前提下浮基设计中最重要的问题。拓扑优化已被证明是一种成功的方法来确定最优材料分布的刚度，强度和鲁棒性的设计结构。本文提出了一种利用基于密度的拓扑优化方法的新型轻量化多功能海上浮动平台设计方法。首先，根据南海的极端海域，根据规定的体积百分比制定最小合规性，并在ANSYS AQWA模块中交互变密度法，实现了创新的平台结构。其次，根据DNV规范中规定的极限加载条件下的最大冯·米塞斯应力，对优化后的浮动平台结构进行了强度检验。新优化结构的总质量为一级结构的40.82%。此外，平台的刚度和耐久性也有了显著的提高。
针对深海能源的综合开发利用，本研究提出了一种海洋能源的概念设计多功能浮动优化平台结构，集成了3台DTU 10 MW风力涡轮机、1台4.4 MW波能装置和1台11.4 MW太阳能发电装置，实现了风太阳波发电的目标另外，根据DNV和中国船级社的相关规范，采用确定性设计波法计算优化浮动平台的波载荷，利用ANSYS工作台以表面载荷结合其他载荷的形式进行强度验证分析，得出以下结论：1.基于南海环境条件，采用基于可变密度的拓扑优化方法，在多功能平台内寻找最优材料分布，实现轻质设计，实现刚度最大化。密度在0.6-1之间的细胞的拓扑结构具有更清晰的力传递路径。采用桁架结构对拓扑优化结果进行重新设计，完成轻型设计，最大刚度，提高整体稳定性。2.利用水动力衍射模块，确定了设计波法所需的水动力特性参数，并在频域内计算了该浮动平台响应的水动力特性参数的振幅频率函数。根据各截段载荷的振幅传递函数可知，浮动平台主要受侧向加速度力、弯矩和力矩的影响。2.利用水动力衍射模块，确定了设计波法所需的水动力特性参数，并在频域内计算了该浮动平台响应的水动力特性参数的振幅频率函数。根据各截段载荷的振幅传递函数可知，浮动平台主要受侧向加速度力、弯矩和力矩的影响。中央柱、倾斜支撑/横向支撑和甲板底部、甲板和倾斜支撑/横梁与下横梁之间的中央/外柱交叉口。4.所提出的多功能浮动优化平台结构的最大应力发生在LC5载荷组合条件下，最大应力值为352.76 MPa，约超过容许应力安全极限的10%。通过增加环形肋板，增加局部肋板的厚度，最大等效应力可以满足容许应力的安全极限要求。两种改进方案的整体应力降低率分别为14%和11%。考虑到成本等因素，通过增加局部肋板的厚度来改善中心柱的内部结构。改进模型中所有计算条件的应力结果均低于容许应力。最后，提出了大型多功能浮动优化平台的概念性设计模型，进行了后续的强度验证和平台稳定性分析的研究工作。![]()
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