补充1船舶结构强度直接计算法

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1、 Ship Structural Strength, Structural Direct Calculation2 近年来，近年来， 由于新型船舶的建造、船舶的大型由于新型船舶的建造、船舶的大型化以及新结构、新材料不断出现，船舶结构的化以及新结构、新材料不断出现，船舶结构的屈曲、弹塑性破坏、疲劳和断裂等问题日趋受屈曲、弹塑性破坏、疲劳和断裂等问题日趋受到重视到重视 传统的船舶结构设计和分析方法已难以胜任传统的船舶结构设计和分析方法已难以胜任 寻找新的、有效的船体结构分析方法势在必行寻找新的、有效的船体结构分析方法势在必行 Ship Structural Strength, Structural

2、 Direct Calculation3 基于变分原理的把连续体离散化的数值解基于变分原理的把连续体离散化的数值解法，适应性强，效能较高。法，适应性强，效能较高。 实质是把求解区域分为有限个单元，这些实质是把求解区域分为有限个单元，这些单元只在求解区域的节点处和单元的边界单元只在求解区域的节点处和单元的边界上互相连接上互相连接 求解区域被离散了，并且表示为有限个单求解区域被离散了，并且表示为有限个单元的组合体。元的组合体。 Ship Structural Strength, Structural Direct Calculation4 有限元分析用于船舶结构：将船体结构离有限元分析用于船舶结构

3、：将船体结构离散为能精确模拟其散为能精确模拟其承载模式和变形情况承载模式和变形情况的的有限个单元，详尽地表述船体结构的有限个单元，详尽地表述船体结构的微观微观细节细节，真实地表达出各个构件间的协调关，真实地表达出各个构件间的协调关系与变化，可以求出各个关心构件或区域系与变化，可以求出各个关心构件或区域的的实际变形与应力实际变形与应力。 评价：是目前船体强度分析评价：是目前船体强度分析最准确、最完最准确、最完善善的方法，也是在结构设计中，最能精确的方法，也是在结构设计中，最能精确预报结构对载荷响应的结构分析方法。预报结构对载荷响应的结构分析方法。 Ship Structural Strength

4、, Structural Direct Calculation5 自自 20 世纪世纪70 年代后期，引入我国的各种大、年代后期，引入我国的各种大、中型专用和通用有限元著名软件有中型专用和通用有限元著名软件有ABAQUS ANSYS ADINA, SAP, MARC, NASTRAN等。等。 船舶行业主流的有限元软件是船舶行业主流的有限元软件是NASTRAN Ship Structural Strength, Structural Direct Calculation6 英国劳氏船级社的英国劳氏船级社的 SHIPRIGHT 系统系统 美国船级社的美国船级社的 SAFEHULL 系统系统 挪威船

5、级社的挪威船级社的 NAUTICUS 系统系统 法国船级社的法国船级社的 VERISTAR 系统系统 Ship Structural Strength, Structural Direct Calculation7 整船分析整船分析 舱段分析舱段分析 局部有限元分析局部有限元分析 Ship Structural Strength, Structural Direct Calculation8整船分析：获得船体应力和变形的整体情况，整船分析：获得船体应力和变形的整体情况，如总纵弯曲应力和变形如总纵弯曲应力和变形 Ship Structural Strength, Structural Direc

6、t Calculation9舱段分析：舱段分析： 用于分析用于分析甲板、舷侧、船底和舱壁甲板、舷侧、船底和舱壁等结构等结构在局部载荷作用下的强度在局部载荷作用下的强度 再再叠加船体梁叠加船体梁的载荷后，同样能够进行的载荷后，同样能够进行船船体总强度体总强度的评估的评估 还可为还可为舱口角隅舱口角隅等需要细化的局部结构分等需要细化的局部结构分析提供边界条件析提供边界条件 Ship Structural Strength, Structural Direct Calculation10局部有限元分析：局部有限元分析： 在对船体进行舱段分析的基础上，为了更在对船体进行舱段分析的基础上，为了更精确地获

7、知精确地获知主要结构构件或关键部位主要结构构件或关键部位的应的应力水平和应力分布时采用，可用于计算局力水平和应力分布时采用，可用于计算局部应力以确定应力集中系数部应力以确定应力集中系数 分析受集中力作用的结构强度，如系泊装分析受集中力作用的结构强度，如系泊装置、锚机、克令吊基座的船体支撑结构强置、锚机、克令吊基座的船体支撑结构强度分析度分析 Ship Structural Strength, Structural Direct Calculation11 国际船级社协会国际船级社协会(IACS)于于2006年年4月发布的月发布的散货船共同规范（简称散货船共同规范（简称CSR），）， 规定船长大

8、于规定船长大于150m的散货船需要进行有限的散货船需要进行有限元分析元分析 Ship Structural Strength, Structural Direct Calculation12 Ship Structural Strength, Structural Direct Calculation13建模原则：建模原则： 全船的有限元模型化必须建立在对船体结构的承全船的有限元模型化必须建立在对船体结构的承载模式、载荷传递和相应的变形特征正确分析的载模式、载荷传递和相应的变形特征正确分析的基础上，基础上， 合理地布置单元网格线和简化纵骨等小构件，运合理地布置单元网格线和简化纵骨等小构件，运用

9、杆元、梁元、膜元和板壳元等结构单元的恰当用杆元、梁元、膜元和板壳元等结构单元的恰当组合，组合， 做到既要保证计算结构的真实、有效、可信，又做到既要保证计算结构的真实、有效、可信，又要控制模型的规模要控制模型的规模 Ship Structural Strength, Structural Direct Calculation141）若采用舱段分析，则仅对船体的某些舱段）若采用舱段分析，则仅对船体的某些舱段建立有限元模型建立有限元模型 主要包括两种模型：主要包括两种模型： 三舱段模型三舱段模型，如，如CSR、ABS和和IACS采用采用 两舱段模型两舱段模型，如，如DNV, LR, GL及及CCS采

10、用采用 无论是三舱段模型还是两舱段模型，模型无论是三舱段模型还是两舱段模型，模型的的垂向范围都为船体型深垂向范围都为船体型深。 Ship Structural Strength, Structural Direct Calculation15有限元模型的纵向范围（三舱段）有限元模型的纵向范围（三舱段） Ship Structural Strength, Structural Direct Calculation162) 主要的结构构件，如肋板、舷侧肋骨、甲板横梁、主要的结构构件，如肋板、舷侧肋骨、甲板横梁、纵骨、纵桁、底部纵桁及其他相当构件等要合理纵骨、纵桁、底部纵桁及其他相当构件等要合理的模

11、型化。的模型化。 3) 有限元网格的划分应根据计算目标和精度的要求。有限元网格的划分应根据计算目标和精度的要求。 两种做法两种做法: 粗网格粗网格(如如ABS)，即根据主要结构件来布置单元格子线；，即根据主要结构件来布置单元格子线； 细网格，即根据骨材的间距来划分单元，细网格，即根据骨材的间距来划分单元，DNV, LR, BV和和CCS等都采用细网格模型等都采用细网格模型 Ship Structural Strength, Structural Direct Calculation174) 粗网格的有限元模型在表达船体结构的粗网格的有限元模型在表达船体结构的总纵弯曲总纵弯曲和局部板架弯曲和局部