船舶结构有限元分析

船舶结构有限元建模与分析01.

船舶结构有限元建模与分析
主讲人：熊志鑫
上海海事大学海洋科学与工程学院
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一、有限元法的发展
有限元法的思想可以最早追溯到古人的“化整为零”，“化圆为直”的作法。
曹冲称象的典故；古代数学家刘微采用割圆法计算圆周长；
以上这些都体现了“离散逼近”的思想，即采用大量的简单小物体来冲填出复杂的大物体。
能求解由杆、梁、板、壳、块体等各类单元构成的弹性（线
性和非线性）、弹塑性或塑性问题（包括静力和动力问题）；
能求解各类场分布问题（流体场、温度场、电磁场等的稳态
和瞬态问题）；
还能求解水流管路、电路、润滑、噪声以及固体、流体、温
度等相互作用的问题。
有限元法有比较固定的一套分析顺序，对于不同的工程结构，往往可以使用同一个计算程序来解决，便于求解过程规范化，有高度的通用性。相关的有限元程序发展也很快，目前国外有名的主要有限元软件有：ASKA（结构分析自动系统），NASTRAN（NASA 结构分析程序），SAFE（有限元结构分析程序），SAP 系列（结构分析程序），ANSYS，ABAQUS ，DINA，MARC，等。有些程序还具备了前后处理功能，不仅解题的速度提高，还极大地方便了使用者，这对有限元法的普及与应用必然起到很大的促进作用。
应力分析不仅仅求出“应力”，同时也能求出“变形”。变形是重要的设计问题之一。
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三、有限元法分析概述
1、
●
应力分析和应力
什么情况下使用有限元进行应力分析？
到底在什么情况下要用CAE来求应力（或者变形和应变）呢？
在简单的形状下即使不用CAE由公式或近似公式也能求出应力和变形。
但是在产品形状复杂的时候用CAE就相当的方便了。让我们先来考虑一下，应力和结构形状及载荷的关系。备注：首先，考虑有关[复杂的和简单的]两种情况。

船舶结构强度分析中有限元模拟研究

船舶结构强度分析中有限元模拟研究船舶是一个复杂的结构系统，其结构强度的验证和评估是一个非常重要的任务。

船舶操作环境的变化和船体负荷情况的不同可能会对船舶结构系统造成很大的影响。

因此，对于船舶结构强度分析的研究也变得越来越重要。

其中，有限元模拟是评估船舶结构强度的一种有效方法。

本文将深入探讨船舶结构强度分析中有限元模拟的研究内容。

一、船舶结构强度分析船舶结构强度分析是指针对船舶结构的材料性能、结构疲劳、碰撞、波浪荷载等进行分析，以确定船舶结构在正常航行或在极端情况下（如船舶碰撞、航行在大浪中等）的承受能力。

船舶结构有着严格的设计和要求，因为其直接关系到船舶的安全和寿命。

船舶结构的材料和结构设计、检验、评估和强度计算，都需要考虑到不同的条件和要求，同时，船舶结构的工作环境和应用场景对其强度分析也有着重要的影响因素。

二、有限元模拟有限元模拟是使用数学方法对船舶结构进行强度分析的一种方法。

在有限元模拟中，将结构物分成许多小的网格单元，分别描述其中每一部分的材料、质量和物理属性，最后使用数值计算方法求解所有小的网格单元在外部力和边界条件作用下的响应。

根据这些响应结果，可以得到整个结构物的形变和应力状态，从而进行调整和优化结构的设计。

有限元模拟主要应用于三类结构强度问题的求解。

第一类是线性问题，这类问题通常涉及单一外部载荷或重力负荷下的结构稳态分析。

在这种情况下，解能够通过线性代数方法得到。

第二类问题是非线性问题，通常涉及到材料的非线性行为，如弹性-塑性材料的应变硬化特性。

这类问题通常需要求解非线性方程组，并且需要考虑到结构应力集中的区域。

第三类问题是动力问题，为瞬态行为和非稳定结构系统的性能分析。

例如，波浪可引起船舶结构物的动态应力响应。

三、有限元模拟在船舶结构强度分析中的应用在船舶结构强度分析中，有限元模拟是一种高度灵活且可靠的分析方法。

有限元分析的优点在于可以通过受力分析得到结构物的应力和变形状态，这样可以得出适当的形状和尺寸以满足稳定和强度要求。

船舶耐碰撞结构设计有限元分析研究简

收稿日期: 2017 – 12 – 05 作者简介: 温泳 (1978 – )，女，硕士，讲师，主要从事力学分析。
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舰船科学技术
第 41 卷
造，得到总体设计流程如图 1 所示。
图 1 船舶防碰撞结构设计总体流程 Fig. 1 Overall process of ship anti collision structure design
第 41 卷第 2A 期 2018 年
舰船科学技术 SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY
Vol. 41, No. 2A 2018
船舶耐碰撞结构设计有限元分析研究
温泳，王树范，刘娜，闫兆杰 (长春工程学院，吉林长春 130012)
摘要: 为了提高船舶机械结构强度，从而提高船舶的耐碰撞能力，提出一种基于有限元分析的船舶耐碰撞结构设计方法。在 CAD/CAM 平台上进行船舶耐碰撞疲劳损伤结构分析，采用连续体模型分割方法进行船舶的机械结构强度分解，结合有限元分析方法进行船舶耐碰撞应力结构分析，以屈服强度和船舶荷载强度为测试约束指标参量，进行结构强度的力学分解，在有限元仿真软件中进行应力评估，实现船舶结构优化设计。测试结果表明，采用该方法进行船舶耐碰撞结构设计，对船舶的结构力学分析结构准确度较高，船舶的结构强度得到增强，耐碰撞性能提高。
法进行船舶耐碰撞应力结构分析，实现船舶的总体结构优化设计。最后进行实验测试分析，展示了本文方法的优越性能。
1 船舶耐碰撞疲劳损伤测试的总体结构分析
本文研究船舶耐碰撞结构优化设计，采用结构力学分解和疲劳应力测试方法进行船舶的受力分析，采用延性力学分析方法进行船舶碰撞应力屈服响应评估，在碰撞力作用下，船舶将会产生屈服应力，在 CAD/ CAM 平台上进行船舶耐碰撞疲劳损伤应力评估[3]，以船舶结构的抗拉能力、屈服应力和结构剪力等参量为约束指标，进行应力结构分析[4]，在有限元模型中，进行船舶耐碰撞疲劳测试的数值分析和参数模型构

浮式转动消能桥船防撞结构有限元仿真分析

Value Engineering0引言近年来，随着我国经济实力的飞速崛起，基建能力的显著提高，高运量跨江、跨海大桥的需求量明显增多。

然而桥梁数量和通航船舶吨位的明显增多，伴随而来的是船桥碰撞矛盾日渐显现，重大碰撞事故发生的概率显著提高[1]。

如何提高桥梁抗船舶撞击能力，降低船桥碰撞的概率，已成为国内外学者及相关工程从业人员研究的重点[2]。

目前对船桥防撞领域的研究主要分为主动防撞和被动防撞两种，主动防撞系统是指通过对船舶的航行进行主动干预，避免碰撞事故发生[3]；被动防撞结构是指在桥墩上加固或者独立于桥墩外布置防护设施来抵抗船舶的撞击。

实际工程中，通常需要主动与被动两种方式共同作用来保证避免发生碰撞事故。

被动防撞装置按碰撞的力学行为可分为刚性防撞装置和柔性防撞装置。

刚性防撞装置虽有结构简单、施工难度相对较低等优势，但因其“硬碰硬”的特点经常会造成桥墩与船舶发生无法修复的巨大破坏。

柔性防撞装置因其结构特点能为桥-船双方提供更大程度的保护，更符合新时代防撞结构的设计理念[4]。

浮式柔性消能防撞装置主要是指空心套箱或浮箱，由钢结构箱体和橡胶护舷等柔性体达到消能目的。

当受到船舶撞击时，防撞圈吸收部分碰撞能量，同时拨动船头航向，从而改变撞击角度，减少船对桥的撞击力[5]。

随着有限元技术的发展、碰撞理论不断被完善，有限元仿真技术被广泛应用于船桥碰撞问题分析中。

本文针对一个实际桥船防撞案例，利用有限元方法对该桥的浮式柔性转动多级消能防撞结构进行建模分析，计算了多种工况下船舶撞击时防撞墩的应力分布情况，所得结论可以为该类桥梁柔性防撞结构的设计与优化提供参考。

1设计要点1.1设计概述与目标某桥全长600m ，宽33.5m ，采用（100+400+100）米三跨连续中承式钢桁系杆拱桥，大致呈南北走向。

该桥防撞设施采用独立混凝土桩群结构+复合材料浮式柔性转动防撞体。

防撞设施共设置4个，分别在桥轴线上下游22.5m ，距承台边线通航孔侧7.9m 处。

船舶结构强度有限元计算分析中的技巧

船舶结构强度有限元计算分析中的技巧陈有芳、章伟星中国船级社北京科研所船舶结构强度有限元计算分析中的技巧Skills of Ship Structural Strength Analysis By FEM陈有芳、章伟星（中国船级社北京科研所）摘要：在对船舶结构进行有限元计算分析和评估中，一般采用的是舱段板梁模型，不可避免要面临应力的选取问题。

对于弯曲板单元，有限元计算输出的应力包括上下表面的应力，我们在评估中一般采用中面应力作为工作应力，中面应力应该是上下表面应力的平均，如果在实际操作中采用上下表面应力的平均的方法来得到中面应力，将比较麻烦，也不直观。

本文对在船舶结构有限元分析评估中采用中面应力作为工作应力的原理、方法以及如何在MSC.Patran中如何得到中面应力的技巧做一介绍，供船舶结构分析工程师参考使用。

并做了一些测试和分析。

关键词：船舶结构有限元强度中面应力 MSC.PatranAbstract: In analyzing and evaluating of ship structures by FEM, a plate-beam FE model within holds is generally used and it is unavoidable to solve how to select the stress used. For bending plate, the output stresses include the stresses of up-surface and lower-surface, but in ship structure strength analysis, the mid-surface stress is used as applied stress in general. As we know, the mid-surface stress is the average value of up-surface stress and the lower-surface stress. It is discommodious to obtain the mid-surface stress by the up-surface stress and lower-surface stress in practice. The paper introduces the theory and method of using the mid-surface stress as the applying stress in ship structure strength analysis, and the skills about how to obtain the mid-surface stress in MSC/PATRAN. Some tests and analysis have also been carried in this paper.Keys:Ship Structure Finite Element Strength Mid-surface Stress MSC.patran1 概述一般来讲，对承受面外压力的板进行强度校核时，应对板的上下表面应力进行校核，相应的强度标准也是对应的上下表面应力，这些均应该建立在能对板的应力精确计算的基础上。

船舶结构有限元分析

船舶结构有限元分析谢㊀凯摘㊀要：从比较经典的优化设计方法，到启发式优化设计方法，再到现代代理模型的优化设计方法，虽然都在一定程度上优化了船舶结构，但是在使用过程中也都存在着一些问题，这便促进了船舶结构由规范的方法逐渐开始向着有限元解决方向发展，进而使得整船结构的优化设计成为可能，而为了更好地实现船舶结构有限元模型中开孔和船舶结构的快速建模，并针对有限网格的局限区域细化设计方案，文章主要基于现阶段的船舶结构设计平台，对有限元在船舶相贯结构切口力学分析中的相关应用和船舶结构有限元模型数据计算生成进行了详细的介绍，希望能够通过介绍在一定程度上减轻审图验船人员的劳动，提高审图效率㊂关键词：船舶；结构；有限元分析㊀㊀一㊁有限元在船舶相贯结构切口力学分析中的相关应用介绍船上有大量纵横交错的构件，必然会存在着众多构件相贯切口，所以需要对有限元在船舶相贯结构切口力学分析中的相关应用进行介绍㊂而船舶在航行时，会由于不良切口的存在，使构件产生裂缝，甚至还会使得整个相贯切口区的结构发生严重破坏㊂因此，在船舶结构有限元分析中有必要对此种结构进行详细的力学分析，以便可以从其应用过程中发现力学性能较好的相贯切口形式和加强方法，进而利用有限元分析方法来提高计算效率㊂二㊁船舶结构有限元模型数据计算生成船舶结构优化设计是在满足强度㊁刚度还有稳定性和频率等条件的约束下，借助数学方法和计算编程来对设计者的船舶结构参数进行的一种方法，这样的技术对于未来船舶结构的发展有着十分重要的作用，而要想更进一步的优化有限元算法，提高船舶结构的发展，就需要对船舶结构有限元模型数据计算生成进行分析，而通过一定的调查研究发现，船舶结构有限元模型数据计算生成主要包括以下四个方面：船舶结构有限元数据模型概述㊁肋位线数据库的建立㊁型材库的建立㊁节点数据生成介绍等，以下主要对船舶结构有限元模型数据计算生成的几个方面进行了详细的介绍㊂（一）船舶结构有限元数据模型概述一般来说，有限元建模主要会经过创建点㊁生成单元㊁赋予属性等三个步骤，其中创建节点主要是为生成单元做准备的，而赋予属性又是在已经生成的单元上进行的㊂由这个过程可以看出来，要想实现从二维图到三维图有限元模型的转换，首先需要生成建立有限元模型所需的各种数据，比如节点三维坐标㊁板单元属性还有梁单元属性等㊂另外，这些数据的计算生成方法也十分重要㊂在这些介绍完毕后，需要根据有限元模型中节点㊁单元㊁属性之间的关系，来进行船舶结构有限元数据模型的研究，同时也为接下来的研究奠定良好的基础㊂（二）肋位线数据库的建立肋位线数据的建立主要包括肋位号㊁肋位位置㊁肋位线Ｙ㊁Ｚ坐标及其展开长度（ｉ＝１㊁２㊁３ｎ其中ｎ为肋位线的点数）㊂程序读取船体肋位线型数据文件，获取肋位号和肋位线上点的坐标数据，然后计算肋位位置和肋位线展开长度等数据㊂其中肋位线的数据主要保存在Ａｃｃｅｓｓ数据表中，需要根据这些数据，生成全船肋位线图，方便接下来的计算㊂（三）型材库的建立船舶结构有限元模型数据计算生成还包括型材库的建立，在进行船舶结构有限元模型数据计算中建立一个可以包含多种型材的型材库，这个型材库中包含有Ｔ型材料㊁球扁钢㊁角钢等多种类型，多种类型规格的型材㊂而且每一款型材都会用一个型材号表示，这些型材数据保存在型材标准数据库中，可以往数据库里添加新的型材，同时也可以对数据库中已经有的型材进行修改或者删除㊂在建立好型材库后，需要点击Ｐａｔｒａｎ菜单中设置型材规格选项，将会出现选择型材规格的窗口，在确定后选择一个款型材，然后在结构图上选择一系列相同型材的结构线，并将程序通过一定的方法将其应用在该款型材号附着的这些结构上㊂（四）节点数据生成介绍节点数据生成介绍主要包括六个方面的内容，这六个方面分别是计算外板节点坐标㊁获取连接梁单元型材号㊁获取连接板单元板厚㊁获取节点位置信息㊁计算节点法线方向㊁计算节点重复数等㊂首先，计算外板节点坐标，需要通过算法用外板展开图上纵向线和竖向线来求交点，求出节点在肋位线上的展开长度，并通过节点在肋位线上展开长度求出该节点坐标值，再计算甲板节点坐标，以圆弧形梁拱为例，求该肋位线的梁拱高度最后得到实际结果；其次，获取连接梁单元型材号，需要获取与节点左连接和右连接的梁单元型材号，再获取与节点上关联和下关联的梁电源型材号；再次，获取连接板单元板厚，在节点所在板平面内，从节点的东北㊁西北等四个方向分别选取一个与之相距较近的点进行计算；最后，获取节点位置信息和计算节点法线方向，最后是计算节点重复数，然后再计算得到目标模块中所有节点坐标后，比较每个节点坐标值，对于其中任意节点，都要提高重视㊂三㊁结语综上所述，随着船舶结构的大型化和复杂化，传统船舶结构分析方法已经难以适应时代发展，所以需要进行改革和创新，而也就是改革和创新使得船舶结构分析方法逐渐由现代规范计算方法过渡到了有限元的计算方法，这使得整个船舱甚至是船舶结构的发展逐渐走向成熟，同时，也在一定程度上促进着有限元计算方法的成熟㊂而对于优化设计而言，船舶局部结构的优化设计已经难以满足设计者需求，而且实践也证明了实际效益㊂因此，基于有限元分析的船舶结构已经逐渐成为结构优化设计的整体趋势㊂参考文献：［１］管义锋，吴剑国，俞铭华，等．船舶大开口结构有限元分析专用前后处理软件的设计［Ｊ］．船舶工程，２００１（６）：９－１１．［２］尹群．Ｓｕｐｅｒ－ＳＡＰ有限元分析软件在船舶结构力学分析中的应用［Ｊ］．造船技术，２０００（１）：３６－３７．［３］郑云龙．在型船舶结构有限元静动力分析方法及软件系统［Ｊ］．船舶工程，１９９８（３）：９－１１．作者简介：谢凯，舟山中远海运重工有限公司㊂２６１。

有限元分析软件及应用

有限元分析软件及应用有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）是一种工程力学的数值计算方法，用于模拟和分析材料或结构在力学、热学、流体力学等领域的行为。

有限元分析软件是用于进行有限元分析的工具，提供了对复杂问题进行建模、求解和分析的功能。

下面将介绍几种常用的有限元分析软件及其应用。

1. ANSYS：ANSYS是全球领先的有限元分析软件之一，适用于多个领域，如结构力学、流体力学、电磁场等。

在结构分析方面，ANSYS可以进行静力学、动力学、疲劳分析等，可应用于航空、汽车、能源、医疗等行业。

2. ABAQUS：ABAQUS是另一个广泛使用的有限元分析软件，适用于结构、热、流体、电磁等多个领域的分析。

ABAQUS提供了丰富的元件模型和边界条件，可以进行复杂结构的非线性、瞬态、热源等分析，广泛应用于航空航天、汽车、能源等领域。

3. MSC Nastran：MSC Nastran是一款专业的有限元分析软件，主要用于结构和动力学分析。

它提供了丰富的分析和模拟工具，可进行静力学、动力学、疲劳分析等。

MSC Nastran广泛应用于航空、汽车、船舶等领域，具有较高的准确性和可靠性。

4. LS-DYNA：LS-DYNA是一款用于求解非线性动力学问题的有限元分析软件。

它可以进行结构和流体的动态响应分析，主要应用于汽车碰撞、爆炸、冲击等领域。

LS-DYNA具有强大的求解能力和灵活性，可以模拟复杂的物理现象和材料性能。

除了上述几个常用的有限元分析软件外，还有许多其他软件也具有广泛的应用。

有限元分析在实际工程中有着广泛的应用，下面以汽车结构分析为例进行介绍。

汽车结构分析是有限元分析的一个重要应用领域。

有限元分析软件可以帮助工程师对汽车的结构进行模拟和分析，评估其在碰撞、强度、刚度等方面的性能。

首先，工程师可以使用有限元分析软件对汽车的结构进行建模。

软件提供了各种几何建模工具，可以根据汽车的三维CAD数据进行建模，或者使用简化的二维平面模型。

船舶结构强度有限元计算分析中的技巧

船舶结构强度有限元计算分析中的技巧
1.确定准确的边界条件：在进行有限元分析之前，必须确定准确的边
界条件，包括施加在结构上的载荷和约束条件。

载荷可以来自于船体自重、海浪、风力等，而约束条件则取决于结构在实际使用中的支撑方式和边界。

2.适当的网格划分：将船体结构划分为有限元网格时，需要平衡网格
密度和计算的效率。

网格应该足够细化以准确地刻画结构的几何形状和应
力分布，但过度细化会导致计算时间过长。

3.材料力学性质的准确建模：船舶结构通常由多种材料构成，每种材
料都有不同的力学性质。

在有限元分析中，必须准确地建模材料的弹性模量、屈服强度、断裂韧性等参数，以获得准确的应力和变形结果。

4.船舶结构的非线性分析：船舶结构在承受大量载荷时可能会发生非
线性行为，例如材料的塑性变形、变形引起的刚度变化等。

在分析中，可
以使用非线性有限元分析技术来模拟这些行为，例如使用非线性材料模型
或考虑接触和接缝等。

5.动态分析考虑：船舶结构通常在动态环境中运行，例如在海浪、船
舶振动等影响下。

因此，在分析中需要考虑结构的动态响应。

可以采用模
态分析、动态响应分析等方法来评估结构在不同动态情况下的强度。

6.结果验证和后处理：在完成有限元分析后，应对结果进行验证。

这
可以包括与实验数据的比较、与规范要求的比较等。

同时，还需要进行合
理的后处理，以便更好地理解结果，例如绘制应力云图、应力集中区域以
及确定最薄弱的部位。

船舶与海洋工程ANSYS有限元分析——局部结构细化分析解析

例题1 舱口角隅处结构细化
工程背景：在实际工程中，为了便于建模和有限元计算，全船的肘板均不予
建立；在甲板，舱壁等处的开口采用方形口，与实船开口形状有一定差别。
因此，当上述简化结构处出现较大应力集中，需要对此处结构进行细化。网格大小参照入级船级社规范。
有限元模拟舱口角隅结构细化：
约束：一端固支载荷：一端施加点载荷最大等效应力：333.856MPa
约束：一端固支载荷：一端施加点载荷最大等效应力：300.066MPa
应力明显降低
例题2 有限元模型中不良网格的优化
工程背景：在实际建模中，网格划分可以说是至关重要的一步，划分的好坏直接影响到解算的精度和速度。由于建模思路不同，往往会剖分出不合格网格。因此需要对网格进行优化。
船级社规范对于网格剖分的要求： • 模型中尽可能避免出现三角形单元，特别是在高应力区域和开孔
集中区域进行细化，想要得到更为精确的解。根据全船有限元（粗网格）计算结果及经验，建立局部精细网格，
进行疲劳强度评估。
交叉区域疲劳精细网格
船舶与海洋工程ANSYS有限元分析
——局部结构细化分析
为什么需要进行局部结构细化？
• 在船舶有限元分析过程中，对某些结构进行简化，当简化处结构出现较大应力集中，应对此处结构进行细化；
• 模型已经进行网格划分，用户想在指定区域得到更好的网格。（划分的好坏直接影响到解算的精度和速度）
• 对于用户关心的区域（例如应力集中区域），需要更为精确的解；
周围、肘板连接处和折角连接处等应力梯度大的区域； • 单元长宽比不超过4:1； • 三角形单元最小角不小于30°。
几何模型
原始结构：
不良网格：

船舶结构的强度分析

船舶结构的强度分析船舶作为一种重要的水上交通工具，其结构的强度对船舶的安全和运行能力至关重要。

船舶结构的强度分析是对船舶结构在不同负荷情况下的性能进行评估和预测的过程，它在船舶设计、制造和运营中起着重要的作用。

一、船舶结构的强度要求船舶结构的强度要求是为了确保船舶在各种复杂的工作条件下仍能够承受各种力学载荷，并保持结构的完整性和稳定性。

船舶在航行中会受到来自波浪、风力、潮流等外部力的作用，同时还要承受自身的结构重量以及载货量的影响。

因此，船舶结构的强度分析需要考虑这些作用力，并进行综合分析。

二、船舶结构的强度分析方法船舶结构的强度分析一般通过有限元分析方法来进行。

有限元分析是一种数值分析方法，它将结构划分为许多小的有限元，通过计算每个有限元的应力和应变，并进行相应的求解和模拟，从而得到结构的强度分布和整体性能。

有限元分析方法不仅能够更真实地反映船舶结构的受力状态，还具有较高的计算精度和计算效率。

三、船舶结构的强度分析参数在船舶结构的强度分析中，有一些重要的参数需要考虑，如材料的力学性能、船舶的尺寸和形状、载荷分布以及液体和气体的影响等。

不同的船舶类型和用途，其结构的强度要求和分析参数也会有所不同。

例如，客船和货船对结构强度的要求可能不尽相同，因此在分析时需要根据实际情况进行合理的选择和设置。

四、船舶结构的强度优化在船舶结构的强度分析过程中，一般会通过一系列的试验和仿真来验证结构的强度性能，并根据结果进行优化设计。

强度优化的目标是在满足强度要求的前提下，最大程度地减少结构的重量和成本，提高船舶的运载能力和经济效益。

优化设计可以通过调整结构参数、优化材料选择和改进制造工艺等途径来实现。

五、船舶结构的强度分析的应用船舶结构的强度分析在船舶领域广泛应用，可以用于新船舶的设计和建造，也可以用于现有船舶的评估和维修。

在新船舶设计过程中，通过结构的强度分析可以评估各种设计方案的可行性，并确定适当的结构参数和材料选择。

海洋结构与船舶有限元模型空间识别方法

海洋结构与船舶有限元模型空间识别方法海洋结构与船舶有限元模型是一种常用的分析设计工具，可用于进行结构分析、振动分析、疲劳分析等。

然而，在建立有限元模型时，往往会遇到模型结构复杂、单元数量庞大等问题。

因此，如何高效地对有限元模型进行空间识别，成为了一个重要的研究方向。

空间识别是指对有限元模型中的节点和单元进行优化和简化。

优化节点和单元可以减小模型的计算量，加快计算速度。

而简化节点和单元可以降低模型的误差，提高模型的准确性。

因此，空间识别方法的研究意义重大。

目前，海洋结构与船舶有限元模型的空间识别方法主要包括以下几种：1.减少单元数的方法。

这种方法通过删除一些无需的单元来降低模型的复杂度。

常见的减少单元数的方法包括模态切割法、模态合并法、动态适应网格法等。

2.简化节点数的方法。

这种方法主要依靠优化节点布置方式，降低节点数目。

常见的简化节点数的方法包括网格重构法、特征节点法、节点合并法等。

3.精确节点法。

这种方法主要依靠对节点的位置及其坐标进行优化，最终构造出精确的有限元模型。

该方法的优点是精度高，但缺点是计算量大、难度高。

通过上述方法，可以实现高效、精确地对海洋结构与船舶有限元模型进行空间识别。

这些方法的选择应该根据具体问题而定，既要保证计算精度，又要保证计算效率。

此外，随着计算机技术的提高，对于大型复杂有限元模型，必须采用并行计算方法，才能更好地适应数字化、自动化、智能化的趋势。

总之，在海洋结构与船舶领域，空间识别方法将在结构设计、改进等方面发挥重要的作用。

这些方法的发展将对促进船舶制造业的发展，提高生产效率、降低制造成本具有重要意义。

数据分析是在某一特定主题的背景下，对数据资源进行收集与整理，运用数理统计等学科理论和分析工具，对所收集到的数据进行统计、分析、预测、解释等研究过程。

以下是关于某公司销售数据的分析。

1.销售收入数据：| 月份 | 销售收入(万元) ||------|----------------|| 1 | 80 || 2 | 90 || 3 | 100 || 4 | 110 || 5 | 120 || 6 | 130 || 7 | 140 || 8 | 150 || 9 | 160 || 10 | 170 || 12 | 190 |在1年时间内公司的销售收入呈现逐月递增的趋势，可以看出公司的销售形势越来越好。

有限元分析在船舶复杂结构强度计算与优化中的应用

有限元分析在船舶复杂结构强度计算与优化中的应用摘要：近些年，受我国社会发展的影响，我国的科学水平不断提升。

由于船舶在日常营运过程中需要承受复杂的力学载荷，比如海浪拍击作用力、船载设备的重力等，船舶复杂结构比如舱壁的肋板、动力系统结构件等一旦出现结构破坏，会造成严重的事故。

因此，为了保证船舶结构在复杂力学工况下不会产生失效现象，必须针对船舶复杂结构件进行力学优化。

有限元分析法是业界目前应用非常广泛的一种强度分析法，本文主要介绍有限元分析法的基本流程，结合三维建模软件CREO和有限元划分软件Hypermesh以及有限元分析软件Ansys对船舶舱壁的肋板进行强度分析和优化设计。

关键词：有限元分析；CREO；Hypermesh；Ansys；强度分析引言现代的航行条件以及航运的特点对船舶的性能提出了越来越高的要求。

船舶结构较为复杂，船舶的结构设计是船舶设计的基础，而船舶的结构强度分析是船舶结构设计中的一个重要环节，对于保证船舶的安全性和稳定性起着至关重要的作用。

通过结构强度分析，能够体现船舶结构的载荷能力，并根据分析结果对原有设计进行改进，以实现船舶承载性能的优化。

现代的数值分析方法为船舶的结构强度分析提供了较多的解决思路，而有限元分析是应用较为广泛的一种。

在有限元分析中，将复杂的船舶外形与结构划分为大量的网格单元，并将所受到的载荷离散化到网格单元中，实现对结构强度的计算。

其中载荷离散化是整个计算分析的一个重要步骤，往往需要花费较长的时间与计算资源，所以需要较为合理的载荷离散化方法，在保证计算精度的同时，提高结构强度分析的效率。

1有限元分析技术概述有限元法是当今工程界应用最广泛的数值模拟方法。

它的基本思想可以概括为：“先分后合”或“化整为零又积零为整”，有限元法适应性强，运用非常广泛，能够灵活的解决许多具有复杂的工况和边界条件的问题。

目前著名的有限元分析软件主要有ANSYS、ALGOR、ADINA、NASTRAN、ADAMS等。

船舶结构的静力学与动力学分析

船舶结构的静力学与动力学分析在航海领域中，船舶结构的静力学与动力学分析是一项重要的研究课题。

船舶结构的静力学分析主要关注船舶在静止状态下的力学性能，而动力学分析则研究船舶在运动中的性能。

船舶结构的静力学分析是船舶设计的基础，通过对船舶结构进行力学分析，可以评估船舶的结构强度、稳定性和可靠性。

静力学分析考虑了直立、横向和扭曲等不同方向上的力学效应，确保船舶具有足够的强度来承受海洋环境中的载荷，并保证乘员和货物的安全。

在船舶结构的静力学分析中，常用的方法包括有限元分析、解析方法和实验测试等。

有限元分析是一种广泛应用的数值计算方法，可以将船舶结构分割为有限个小单元，通过对每个小单元进行力学分析，再将结果汇总得到整个结构的行为。

解析方法则是通过建立数学模型和假设，推导出船舶结构受力的解析解，能够提供准确的结果。

实验测试则是通过在实际船舶上进行载荷测试和结构振动实验，验证数值计算结果的准确性。

除了静力学分析，船舶结构的动力学分析也是非常重要的。

动力学分析关注船舶在运动中的响应和性能，对船舶的稳定性、操纵性和耐波性等方面进行评价。

动力学分析考虑了船舶的运动方程、阻力和操纵力等因素，可以为船舶的操纵和航行提供科学依据。

船舶结构的动力学分析可以通过数值模拟和实际试验两种方法来进行。

数值模拟是通过建立船舶的数学模型，利用计算机仿真技术进行运动方程的求解和性能预测。

实际试验则通过在实验室或海上对船舶进行运动性能测试，获取真实的响应数据，验证数值模拟的准确性。

船舶结构的静力学与动力学分析是船舶设计、建造和运营的关键环节。

通过对船舶结构的静力学和动力学行为进行全面分析，可以确保船舶具有足够的强度和稳定性，在各种复杂环境下安全运行。

这不仅关乎到船舶的性能和效益，更关系到人员的生命安全和财产安全。

在未来的船舶工程领域，我们可以进一步完善船舶结构的静力学与动力学分析方法，提高分析的精度和效率。

同时，随着科学技术的不断发展，船舶的设计和建造将更加注重环境友好和能源效率，因此在船舶结构的静力学与动力学分析中也应该考虑到这些因素，为可持续发展的航海事业做出贡献。

船舶结构强度有限元分析的质量控制研究综述

［键词］限元分析；量控制；差分析；构强度关有质误结
［摘要］限元法在船舶结构强度分析中有着广泛的应用。随着有限元分析方法对工程结构设计的不断介有
入，限元法的质量控制问题日益引起工程界的关注。如何通过控制有限元分析各个步骤的质量来保证有限元分有
小位能原理相结合，来求解Ｓ．ｎｎ扭转问题。ｔＶｅａｔ与此同时，一些数学家、理学家和工程师们由于各种物原因都涉及过有限元的概念。
论是在理论，是在计算技术方面都已取得巨大的还进步，多通用程序和专用程序都投入了实际应用，很对结构进行有限元分析所需的费用也迅速减少。当今国际上流行的有限元分析软件有ＭｓＮＡＳｏ／ —
Ｏｎｔａｉｙｃｎｔｏｎｆｎｉｅｅｅｅｎａｙｉｆｈｅｑｕｌｔｏｒｌｉｉｔｌｍｎｔａｌｓｓｏｓｐｓｒｃｕｅｓｒｎｇｈｈｉｔｕｔｒｔｅｔ
ＳｉｉａＣｕｅｃｅｇｈｊｎＬｕｉＷｉｈｎ
及计算机技术在软、硬件方面的发展，限元分析无有
１引言
从应用数学角度，限元法基本思想的提出，有可以追溯到Ｃｕａｔ１４ｏｒｎ在９３年的工作Ｌ，１他第一次尝］试应用定义在三角形边区域上的分片连续函数和最

有限元分析在船舶结构设计中的应用

有限元分析在船舶结构设计中的应用随着船舶工业的不断发展，船舶结构的设计也日益复杂和严谨。

而有限元分析作为一种有效的工具，已经成为了船舶结构设计中不可或缺的一部分。

在此，本文将介绍有限元分析在船舶结构设计中的应用，以及其带来的好处和挑战。

1. 有限元分析简介有限元分析(Finite Element Analysis, FEA)是一种数学模拟分析方法。

它通过分割连续的物体为有限个离散子元，求解每个子元的节点，进而得出整体物体的内部受力、应变等物理特性。

有限元分析应用范围广泛，可以用于船舶、航空航天、建筑等领域的结构设计和分析。

在船舶结构设计中，有限元分析可以对船体结构进行静力计算、动力计算、疲劳及强度分析等方面的计算。

2. 有限元分析在船舶强度计算中的应用在船舶结构设计中，强度计算是至关重要的一部分。

有限元分析可以帮助船舶设计师对船体结构进行静力和动力分析、疲劳分析和强度分析等计算。

通过有限元分析的计算，可以准确预测船舶在航行过程中的受力情况，从而为优化船舶结构提供依据。

例如，某船舶的舵机荷载在使用过程中达到了一个比较高的峰值，这是由于船舶舵机设计参数不足或强度不够所导致的。

在这种情况下，有限元分析可以对舵机进行疲劳分析，预测出舵机在航行过程中可能出现的强度问题，并为进一步优化舵机设计提供支持。

3. 有限元分析在船舶设计优化中的应用有限元分析可以为船舶结构优化提供依据。

通过有限元分析的计算，船舶设计师可以对船体结构进行预测和比较，以评估船体结构的优劣。

例如，在设计某型号船舶的船头结构时，设计师可能会面临着一个问题：如何在保证船头稳定性的前提下，尽可能减小船头的阻力。

有限元分析可以对船头结构进行优化设计，通过对船头结构的静力计算、动力计算、疲劳及强度分析等方面的计算，为设计师提供优化方案，以达到降低阻力的目的。

4. 有限元分析在船舶结构安全性评估中的应用船舶结构的安全性评估是船舶设计中不可避免的一个环节。

船舶典型结构焊接残余应力的有限元分析

（ｃｏｌｆａａｒｈｔｔｒｎｃａｎｉｅｒｇＪｎｓｎｖｒｉｆＳｈｏｖｌｃｉｃｕｅａｄＯｅｎＥｇｅｎ，ａｇｕＵｉｅｓｙｏｏＮＡｅｎｉｉｔ
ＳｉｃｎｅｈｏｏｙＺｅｊｎ１０３ＣｉａｃｎｅａｄＴｃｎｌ，ｈｎｉｇ２２０，ｈｎ）ｅｇａ
试验值进行对比分析。在此基础上，船舶典型纵骨对接焊进行数值模拟分析，到相应的残余应力的分布规律。对得【键词】骨对接；接焊缝；关纵对残余应力；数值模拟［图分类号］６４１中Ｕ７．８［献标志码］文Ａ［章编号］１０ — ８５２１）４０５— ６文０１９５（０２ ห้องสมุดไป่ตู้ －０４０
ＦＥＡｏｌｉｇｒｓｄａｔｅｓｏｐｃｌｓｉｔｕｔｒｆｒｗｅｄｎｅｉｕｌｓｒｓｆｔｉａｈｐｓｒｃｕｅｙ
Ｌｎ — ｈｎＳＮＪＤ０ＵＰｉｌＩＹｏｇ— ｅｇＨＥｉｚｅｅ— ｉ —ｎ
第２３卷
第４期（总第１６期）３
２１０２年８月
船
舶
Ｖ０．３Ｎｏ４１２．Ａｕｕｔ２２ｇｓ，０１
ＳＰ＆Ｂ０ＡＴＨＩ
［舶结构］船
船舶典型结构焊接残余应力的有限元分析
李永正沈杰窦培林
（苏科技大学船舶与海洋工程学院镇江２２０）江１０３

ANSYSWORKBENCH全船结构元分析流程

一、建立有限元模型与ANSYS经典版相比，WORKBENCH的操作界面更加美观，建模、分析的过程更加智能化，更容易上手。

但作为一个专注于有限元分析的软件，其日渐强大的建模模块(Geometry)对建立复杂的船体曲面仍显得力不从心。

因此需要在其他建模软件(笔者使用了SolidWorks)中建立船体实体模型后导入WORKBENCH中，完成随后的建模和分析工作。

鉴于实体单元在计算中消耗过多的内存和计算时间，本文采用概念建模(Concept)的方法将船体板定义为无厚度的壳体(SufaceBody),将船体骨架定义为线体(Line Body)，壳体和线体划分的网格类似于经典版的壳单元(Shell)和梁单元(Beam)。

1•导入实体模型可采用多种方法导入，如直接将模型文件拖入WORKBENCH的Projectschematic项目概图)窗口，如图1所示。

还可双击启动Geometry模块后，在其File菜单中选择导入命令，导入后的模型如图2所示。

模型已冻结，分为船体和上层建筑两部分，船首指向X轴正向，船体上方指向Z轴正向。

坐标原点位于船体基平面、中站面和中线面的交点处。

Ji芍化懂型偉常图2导入后的模型2•生成舷墙⑴在中纵剖面(ZXPlane)建立草图(NewSketch)，进入绘制草图模式。

点击“ TreeOutline ” —“ Sketch fli甲板边线位置绘制一条曲线。

返回模型模式，点击“Sketching ” —“ Modeling ” —“ Ext生成一个SufaceBody。

(2) 沿甲板将船体分开，点击“Create ” —“ ,iCe ^DetailView窗'口“SliceType选项中选择“SlicebySurfac项，” “TargetFac选择上一步生成的SurfaceBody, “Slice Targets 选项中选“SelectedBodies点选船体结构―“Apply ” —“ Gene,t原来的船体分成两部分，上面是舷墙部分，下面是船舱部分，如图3所示。

有限元在生活中的应用例子

有限元在生活中的应用例子有限元法是一种通过将连续物体离散化为有限个小单元来近似求解连续问题的数值方法。

它在工程领域有着广泛的应用，可以用于模拟和分析各种力学行为。

下面将列举10个生活中的应用例子。

1. 汽车碰撞分析：有限元法可以用来模拟汽车碰撞时的力学行为，帮助工程师评估车身结构的强度和安全性能，从而设计更安全的汽车。

2. 建筑结构分析：有限元法可以用来分析建筑物在地震或风灾等自然灾害中的抗震和抗风性能，从而指导结构设计和改进。

3. 飞机机身设计：有限元法可以用来评估飞机机身结构的强度和刚度，从而优化设计，提高飞机的性能和安全性。

4. 桥梁结构分析：有限元法可以用来分析桥梁在荷载作用下的变形和应力分布，从而评估桥梁的安全性和耐久性。

5. 船舶结构设计：有限元法可以用来分析船舶结构在波浪和水流作用下的响应，从而指导船舶设计和改进。

6. 电子设备散热分析：有限元法可以用来模拟电子设备在工作过程中产生的热量分布，从而优化散热设计，提高设备的可靠性和性能。

7. 医学领域：有限元法可以用来模拟人体器官的力学行为，从而帮助医生诊断病情和指导手术。

8. 地下水污染传输分析：有限元法可以用来模拟地下水中污染物的传输和扩散，从而评估污染物的迁移路径和影响范围。

9. 电力系统分析：有限元法可以用来分析电力系统中的电压和电流分布，从而评估电力设备的运行状态和安全性能。

10. 摩擦材料分析：有限元法可以用来分析摩擦材料在接触过程中的力学行为，从而优化摩擦材料的设计和性能。

通过以上例子可以看出，有限元法在工程领域的应用非常广泛，可以帮助工程师和科学家解决各种力学和物理问题，优化设计和改进产品。

随着计算机技术的不断发展，有限元法将在更多领域得到应用，为人们的生活和工作带来更多便利和创新。

大型船舶上层建筑整体吊装方案有限元分析

大型船舶上层建筑整体吊装方案有限元分析摘要：目前，造船厂一般采用分段式整体吊装工艺，上层建筑的整体吊装也得到广泛应用。

上建整吊在船舶建造过程中推广，缩短了一个多月的造船周期，大大提高了劳动生产率，降低了造船成本。

在对上层建筑进行整体勘察时，应考虑到以下因素:上层建筑的外部尺寸和刚性；工厂设备运输能力；开放式速度定位装置；安全性、可靠性等。

本文介绍了利用有限元分析技术，通过计算在建型船上施工的整体悬架中的结构强度，并制定适当的吊装技术和安全措施，实现上部结构的整体安装、吊装和成功关闭。

关键词：大型船舶；上层建筑；整体吊装；有限元引言船舶上层建筑的全面停运是近年来我国出现的一种新的起重方法。

船舶的上层建筑是与船舶外壳平行建造的，上层建筑是焊接在专用建筑平台上并预先包装的。

整个上层建筑随后被停在主船上，随后通过安装、焊接和其他密封工程完成了施工。

近年来，船体上层建筑的尺寸和重量增加，结构刚性降低，预制船体的比例随着船舶的扩大而增加。

在全球调查期间，人们越来越关注控制对压力的反应和上层建筑的移动。

因此，对船舶上层建筑的所有起重机进行有限元强度分析至关重要。

这项研究涉及本厂某在建型船的上层结构，这是利用MSC软件直接由成品计算的。

Nastran，并提供部分结构改进。

1上层建筑基本情况及有限元模型1.1结构形式该船的上层建筑由五层楼组成，从上到下为:罗京大桥及其底墙、导桥及其底墙、船长桥及其底墙、沙龙桥及其底墙、船桥及其底墙。

上层建筑长21.61米，宽44.0米，高14.95米。

上层建筑采用低碳钢，其材料参数为Lao = 7800pa，弹性模量为E=2.1×1011，鱼系数为v=0.3，许用应力为235MPa，材料转换系数为。

1.2上层建筑有限元模型MSC软件。

Patran为船舶上层建筑的三维有限元建模。

有限元模型包括:罗京大桥及其28-FR47的下部壁结构；fr 24-fr 47的导电桥及其下部壁结构；fr 23-fr 45的船长桥及其下部壁结构；fr 23-fr 45的客厅桥及其下部壁结构；fr 25-fr 50的船舶桥及其结构每座桥下部的纵梁、横梁和启用构件的梁单位，共计65633个单位和467个节点。