随着国家对环保和可持续发展问题的重视,对船体老旧、能耗高、污染重的小型船舶替换逐步提到日程。玻璃钢船舶因为建造和保养存在的问题,导致其在取代木质船舶的过程中阻力重重,高密度聚乙烯船舶因其特有的性能正逐步开始崭露头角。大连蓝旗船舶有限公司率先将高密度聚乙烯作为船体建造材料,建成了一系列高密度聚乙烯船艇用于养殖等渔业作业。本文以大连蓝旗船舶有限公司建造的高密度聚乙烯敞开艇为研究对象,使用有限元分析法对敞开艇艇体强度与模态进行分析;使用有限差分法对强化后的艇体模态灵敏度进行求解,找出对模态频率最为敏感的船体板材构件后对其尺寸参数进行适当修改,并对其强度进行验证计算。本次研究所采用的方法与所得的结果能够为后续高密度聚乙烯船艇设计制造提供一定的参考。论文主要研究内容包括:(1)测试了建造小型敞开艇所用高密度聚乙烯板材的力学性能,将所得数据进行统计处理,为后续有限元分析与计算提供较为准确的材料力学性能数据,使结果更接近实船性能。(2)建立了高密度聚乙烯敞开艇三维有限元模型,使用有限元分析法对艇体强度和模态进行了分析,从得到的计算结果可知,已建成的高密度聚乙烯敞开艇的艇体强度和刚度较好,能满足使用需求。(3)对有限元模型进行了结构优化,采用限差分法对优化的模型进行船体模态灵敏度分析,找出对模态频率最为敏感的构件与板材,对优化后有限元模型相应部位的板材厚度进行修改,并对其进行强度和模态分析计算。通过论文研究,得到如下结论:(1)通过对敞开艇进行有限元静力分析,得到整艇应力与变形云图,计算结果表明艇体强度满足要求;从艇体模态云图中找出艇体结构刚度较弱的部位,对其进行加强后,经有限元静力分析计算后得到相应的应力与变形云图,发现经过加强后艇体最大应力较原始模型有所下降,证明此种加强方法是可行的。(2)对局部加强后的敞开艇进行模态灵敏度分析,找出对模态频率最为敏感的船体板材,并对其尺寸进行相应的修改,通过后期进行有限元静力计算,发现改良后的模型最大应力较原始模型有了大幅度降低,艇体模态频率有较大的提高,证明了此种优化方法的可行性。通过本次研究证明,高密度聚乙烯敞开艇能够满足使用要求,分析所采用的方法以及所得结论能够为后期高密度聚乙烯船艇的设计、建造与推广提供一定的参考。