液化天然气清洁高效,逐渐取代传统的柴油汽油作为燃料广泛应用于汽车、船舶等运输行业中。船用低温燃料舱是储存液化天然气燃料的重要容器,海上工况尤为复杂,因此,对船用低温燃料舱的传热、强度和疲劳分析,以及进行合理的优化设计有着重要的意义。本文主要以北京某低温设备有限公司试制的船用低温燃料舱作为研究对象,运用Workbench软件对拉带式支撑结构船用低温燃料舱建模,进行稳态传热与结构静力学的有限元计算,分析了船用低温燃料舱的热应力强度,对设计不合理的结构进行了改进和优化。由于船舶在海上运行时受到的工况复杂,因此对优化后的燃料舱进行碰撞载荷分析,并根据船级社的标准计算了船用低温燃料舱的累积疲劳损伤,具体研究内容如下:（1）在考虑温度载荷及压力载荷的作用下,建立船用低温燃料舱热-结构耦合的模型,对燃料舱进行了整体应力分析。计算结果表明:在横向拉带与加强圈连接处的虚拟应力值达到1632.2MPa,分析原因是船用低温燃料舱的拉带支撑结构是环境与内容器介质LNG发生热传导的主要结构,且拉带支撑结构的两端都是采用固定的方式焊接在内容器及加强圈上,因此,拉带支撑结构承受了较大的温差应力的作用,需对此结构进行结构的改进并进行优化设计。（2）在对船用低温燃料舱的拉带支撑结构进行改进中,主要考虑了“U”型结构、“Ω”型结构以及“双Ω”型结构,对这三种结构型式的船用低温燃料舱分别进行整体有限元分析,最终结果表明:三种结构分别降低了48.42%、80.65%以及84.94%的应力,其中“双Ω”型结构为能够有效降低拉带支撑温差应力的最佳结构。通过参数化设计对“双Ω”型结构进行优化,计算出“双Ω”型结构的最优尺寸,优化后的横向拉带最大应力位于接近内容器的“Ω”圈中心处内表面上,值为202.19MPa,属于局部应力,没有超过材料的屈服极限207MPa,满足结构强度要求,但需对船用燃料舱进行必要的疲劳分析。（3）根据《天然气燃料动力船舶规范》中规定的碰撞工况,对船用低温燃料舱进行有限元分析。结果表明,在碰撞载荷工况下,外容器受到的影响较小,而内容器封头、横向拉带以及封头拉带最大应力分别为250.09MPa、281.07MPa、408.94MPa,均超过了材料的屈服极限207MPa,但低于材料的抗拉极限517MPa,且都位于局部表面,横截面上大部分仍处于弹性阶段,由此可知在碰撞工况这种极限载荷作用下,船用低温燃料舱的部分结构会发生屈服,但并不会发生断裂。结构满足碰撞试验要求。（4）按照中国船级社《船体结构疲劳强度指南》的标准中所规定的疲劳分析方法,对船用低温燃料舱在规范中的工况下的累积疲劳损伤进行计算。结果表明,内容器与外容器的累积疲劳损伤度分别为0.0187和0.0062;横向拉带与封头拉带处的累积疲劳损伤度分别为0.466和0.179,均低于行业认可值0.5,疲劳校核结果都符合标准要求。本文对船用低温燃料舱应用有限元方法进行了稳态传热分析、热应力强度分析以及疲劳分析,其结果可以为企业产品通过相关机构的评审提供理论依据,也为工程应用提供了理论支撑。