CAE软件操作小百科（75）

CAE软件操作小百科（75）作者：***
来源：《计算机辅助工程》2022年第02期
1什么是BV043规范？
BV043规范是现行的舰船运输设备抗冲击性能分析的一项规范，主要分为基于频域和基于时域2类。

基于时域的抗冲击性能分析法以时域信号为基础，但实测爆炸信号属于军事机密，一般研究很难获取，因此常采用冲击谱转换的冲击信号进行分析。

1973年，联邦德国在大量试验的
基础上提出BV043规范，后来又基于马岛战争的经验教训进行更正，大幅度提高冲击环境，推出1985年修订版本，即现今常用的BV043—1985德国国防军舰艇建造规范。

2BV043规范的响应谱如何确定？
根据德国海军的冲击设备标准以及相关文献资料，不同安装部位的设备规定不同的冲击谱信号波形赋值和作用时间转化。

德国BV043—1985规范将舰船设备的安装区域分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ等3类，分别对应船体和主甲板以下隔舱壁、下甲板和主甲板隔壁，以及上层建筑。

其中：Ⅰ类安装区域受冲击最剧烈，加速度幅值最大，持续时间短;Ⅱ类安装区域受冲击剧烈程度中等;Ⅲ类安装区域受冲击最小，相对较平缓。

按照BV043—1985规范，可以将上述3种冲击输入频率曲线谱简化为对应的双正弦时间曲线和正负三角波时间曲线。

双正弦时间曲线由2个面积相同的半正弦组成，见图1。

t1和t2分别为正、负波的持续时间，a2和a4分别为正、负波的幅值，V1和V2分别为正、负波的波形面积。

正波幅值较大、时间较短，负波幅值較小、时间较长，体现冲击信号快速衰减的特性。

正负波的波形面积相等，使速度最终为0。

根据BV043—1985规范，图1中各参数的确定公式为a2=0.5A0（A）（1）
V1=V2=23V0（V）（2）
t1=πV12a2 （3）
t2=2D0V1-t1 （4）
a4=πV12t2 （5）双三角时间曲线与双正弦时间曲线相似（见图2），都是正波时间较短且幅值高，负波幅值较小且时间较长，符合爆炸冲击信号快速衰减的特性，并且波形面积相等使速度最终为0。

双三角时间曲线中的参数确认公式为a2=0.6A0（A）（6）
V1=V2=23V0（V）（7）
t3=2V2a2 （8）
（t5-t3）=6D0×1.05-1.6a2t231.6a2t3 （9）
a4（t5-t3）=-a2t3 （10）
t4=t3+0.6（t5-t3）（11）
t2=0.4t3（12）
与典型的建筑物受冲击相比，舰船设备受冲击时的基础阻抗很小，因此惯性力与基础输入运动之间的相互动态作用对冲击谱影响很大，即谱跌效应。

质量大于5 t的舰船设备，必须对速度和加速度进行折减，折减公式为AA0=mm0-0.537 （13）
VV0=mm0-0.4 （14） 3Abaqus实现BV04
3的计算应如何确定载荷谱？
对于需要进行抗冲击计算的舰船设备，首先需要确定该舰船设备的质量，完成加速度谱的折减。

若无法查阅到待计算设备的质量，可在完成设备网格划分、材料属性设置后，根据Abaqus的query功能查询设备整体质量。

若设备的整体质量大于5 t，先代入式（12）和（13），其中A0和V0按照表1取值，
m0=5 t，得到该设备折减后的谱速度V和谱加速度A，将V和A代入式（6）～（11），得到双三角时间曲线上对应的4个时间参数和2个加速度参数，并输入Amplitude Manager中，作为设备的加速度边界约束谱，见图3（图中为m=10 t时的加速度谱取值）。

4Abaqus实现BV043计算如何进行显式动力学设置？
Abaqus实现BV043抗冲击计算，需要在step中建立Dynamic Explicit显式动力学计算分析，设定时间长度为式（10）中的t5，即加速度谱总时间长。

值得注意的是，可以通过适当调整质量缩放提高动力学分析过程中的稳定时间增量，进而缩短总计算周期。

但是，如果在使用中对质量缩放的原理和影响不清楚，就容易导致计算结果失真。

质量缩放是显式动力学分析中很常用的小技巧，可以自行查阅资料，此处不再赘述。

显式动力学分析条件下的接触条件设置要注意选择带Explicit项的接触，设备模型的单元类型也应选择显式Explicit。

加速度谱采用边界条件中加速度和角加速度的方式添加，选择横向或纵向的加速度谱，加载在设备与外部环境或设备的连接处。

5Abaqus实现BV043计算可能出现的错误以及对应设置有哪些？
BV043抗冲击计算如果出现错误“Unknown Penalty Parameter”，说明在interaction接触部分的接触属性可能出现问题，需要进行修改;如果出现错误“The elements contained in…have distorted excessively”，说明在interaction接触部分中部分约束可能出现问题，需要修改与过度变形的网格相关的约束条件。

（摘自同济大学郑百林教授《CAE操作技能与实践》课堂讲义）。