目前绝大多数船舶优化设计均采用确定性优化理论,然而在实际的工程问题中,优化方案会受到多种不确定因素的影响,如设计参数达不到或者超过设计值;船舶在实际的海上作业时,存在着风、波浪等多方面的影响,实际的航行速度很难达到设计航速等情况。往往这些不确定因素的存在会导致约束条件失效,进而可能导致最优解对输入变量非常敏感甚至无法得到船型方案的最优解。因此在解决船舶等实际工程问题时,需要将不确定变量考虑进来。然而得到这些不确定变量的具体的概率分布函数是相当困难的,如果人为假设不确定信息服从某个特定的分布函数,将会造成极大的误差。而区间分析方法只需要知道区间数的上下限或者中值和半径便能进行求解计算,得到这些不确定因素的取值范围相对容易,因此本文将区间分析方法应用到船舶不确定性稳健优化设计中。由于船舶的设计周期长、涵盖学科领域较广,涉及到经济性、快速性、操纵性等多方面,如果不能进行有效组织,势必将导致维度的增大,因此如何构建优化框架便成为关键,然而传统的优化框架都是为解决确定性优化问题准备的,不确定性变量的引入以及量化方法的嵌入,势必会造成原框架结构发生重构;同时框架结构的一致性信息很难达成一致也是目前存在的急需解决的问题,因此本文为了解决上述问题,保证设计方案的合理性,开展了以下研究:1、对不确定性多学科优化设计理论进行归纳介绍。在进行复杂船舶系统优化设计中,将不确定因素考虑进来,针对不确定性多学科优化设计中涉及到的不确定性理论进行研究,对不确定MDO基本概念、不确定性的基本分类以及建模理论、不确定分析理论和不确定性量化方法进行归纳总结并进行研究分析,为实现对不确定性因素进行合理有效的分析、计算提供坚实的理论基础和技术支持。2、针对单个变量与多个变量并存情况的不确定性优化问题,开展基于区间分析方法的船舶不确定性稳健设计优化研究。针对不确定变量的精确概率分布或模糊隶属度函数很难确定的问题,本文将区间分析方法引入到复杂船舶优化设计中,并以一条概念散货船的优化设计为例,针对单个不确定变量与多个不确定变量共同存在的情况,分别进行研究,最终的优化结果证明了在解决船舶多学科不确定性稳健设计优化中,采用区间分析方法是行之有效的。3、构建引入区间分析的不确定性协同优化框架,并针对一致性条件难以满足的问题进行改进。由于目前绝大多数框架仅适用于确定性优化,缺乏对不确定变量的分析筛选过程,针对这一研究空缺,构建不确定性区间分析优化框架,并对其进行详细的介绍和分析,针对协调一致性难以达到一致的问题,借助动态松弛因子和动态惩罚函数,提出了改进的不确定性协同优化框架,将其应用到齿轮箱减速器优化算例中,从而有力的证明了上述优化框架的真实有效性。4、归纳试验设计方法,构建阻力近似模型。采用近似模型技术,能够在保证近似精度的要求下减少样本数量,进而减少优化过程的计算量,缩短计算周期,降低计算成本。本文采用近似模型取代庞大的CFD数值仿真及复杂的模型试验,构建船舶的阻力近似模型。通过对多种试验方法的对比研究,最终选用拉丁超立方法(Latin Hypercube Sampling,简称LHS)进行样本点选取,构造出多项式响应面(Response Surface Methodology,简称RSM)、径向基函数(Radial Basis Functions,简称RBF)、Kriging三种近似模型,并对三种近似模型进行精度对比。5、构建45000t散货船的基于不确定性区间分析协同优化框架。将该散货船划分成多个子系统,充分考虑船舶的各项性能以及在实际的航行过程中可能出现的不确定因素,将区间分析方法应用到某45000t散货船的不确定性多学科设计优化中,最后的结果表明加入不确定因素后的船舶稳健性能虽然有所降低,但是各学科优化目标的性能得到了较大的改善,从而获得了更为有效的船型方案。