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隨著船舶工業(yè)的發(fā)展及新船型的問世，對船體結(jié)構(gòu)強度分析及校核的計算方法提出了更高的要求。有限元方法由于能真實模擬船體的空間結(jié)構(gòu)和其承受的載荷分布，計算機技術的飛速發(fā)展，在船體結(jié)構(gòu)分析方面的應用已十分廣泛運用有限元法進行波浪載荷下整船分析時，能夠把動態(tài)問題看作準靜態(tài)問題。首先需要建立整船的有限元模型，然后把船體設計波浪載荷、靜水載荷、重力、慣性力通過處理后施加到整船的有限元模型上，通過有限元程序進行計算分析求得位移和應力，對強度進行判斷。上述步驟中，盡管總體結(jié)構(gòu)離散化比較繁瑣，但借助于功能強大的通用前處理軟件可以大大降低工作量，同時一般載荷(像重力和靜水載荷)的添加也并不困難，船體設計波浪載荷在已經(jīng)確定的情況下也容易施加。但船舶的運動及運動引起的慣性力則需要對整船結(jié)構(gòu)進行相應的計算分析后才能確定并施加求解，一般通用的有限元軟件沒有這樣的功能。
對上述有波浪載荷作用情形下的船體以及海洋結(jié)構(gòu)物強度的有限元分析問題，有專門軟件如SESAM軟件。在沒有上述專門軟件時，也可自行開發(fā)有限元軟件，但前后處理則很難保證直觀形象，而且工作量將大大增加。由于MSC公司前處理軟件PATRAN功能強大且使用方便以及NASTRAN在各種工程結(jié)構(gòu)的動靜力分析中應用廣泛，該軟件的可靠性是得到公認的。為充分利用已有資源并盡量降低工作量，本研究運用PATRAN及NASTRAN對波浪載荷作用下船體強度分析進行探索及實踐，運用本文方法，在PATRAN以及NASTRAN現(xiàn)有功能基礎上，結(jié)合自編慣性力計算程序，可較輕松實現(xiàn)波浪載荷作用下慣性力的計算及施加，完成整船準靜態(tài)強度分析。
船舶波浪載荷的確定是需要一定工作量的，在此假定船體承受的波浪載荷已知，作用于船體的重力、靜水壓力以及波浪載荷為一不平衡力系，必然會引起船舶的各種運動，產(chǎn)生加速度以及相應的慣性力，此慣性力與重力以及水作用力平衡。將重力、靜水壓力以及波浪載荷和慣性力施加于船體結(jié)構(gòu)，使船體處于自由泊由平衡狀態(tài)并加以合適邊界條件，即可進行整船的運動分析。
由于界面友好，功能強大，運用PATRAN進行結(jié)構(gòu)離散化工作非常方便.另外，有限元網(wǎng)格劃分以及材料特性給定后，可以由Tools下拉菜單的Mass Properties得到結(jié)構(gòu)的質(zhì)心坐標總質(zhì)量主轉(zhuǎn)動慣量、主慣性軸方向等有用信息。已知載荷的施加也十分方便，即使是波浪載荷，也可以利用場(Field)的特性使加載工作相對輕松。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設計│有限元分析│強度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術服務與解決方案
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