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NASTRAN对波浪载荷作用下船体的强度分析

发布于:2016-07-02 22:57
强度分析

      随着船舶工业的发展及新船型的问世,对船体结构强度分析及校核的计算方法提出了更高的要求。有限元方法由于能真实模拟船体的空间结构和其承受的载荷分布,计算机技术的飞速发展,在船体结构分析方面的应用已十分广泛运用有限元法进行波浪载荷下整船分析时,能够把动态问题看作准静态问题。首先需要建立整船的有限元模型,然后把船体设计波浪载荷、静水载荷、重力、惯性力通过处理后施加到整船的有限元模型上,通过有限元程序进行计算分析求得位移和应力,对强度进行判断。上述步骤中,尽管总体结构离散化比较繁琐,但借助于功能强大的通用前处理App可以大大降低工作量,同时一般载荷(像重力和静水载荷)的添加也并不困难,船体设计波浪载荷在已经确定的情况下也容易施加。但船舶的运动及运动引起的惯性力则需要对整船结构进行相应的计算分析后才能确定并施加求解,一般通用的有限元App没有这样的功能。
      对上述有波浪载荷作用情形下的船体以及海洋结构物强度的有限元分析问题,有专门App如SESAMApp。在没有上述专门App时,也可自行开发有限元App,但前后处理则很难保证直观形象,而且工作量将大大增加。由于MSC企业前处理AppPATRAN功能强大且使用方便以及NASTRAN在各种工程结构的动静力分析中应用广泛,该App的可靠性是得到公认的。为充分利用已有资源并尽量降低工作量,本研究运用PATRAN及NASTRAN对波浪载荷作用下船体强度分析进行探索及实践,运用本文方法,在PATRAN以及NASTRAN现有功能基础上,结合自编惯性力计算程序,可较轻松实现波浪载荷作用下惯性力的计算及施加,完成整船准静态强度分析。
      船舶波浪载荷的确定是需要一定工作量的,在此假定船体承受的波浪载荷已知,作用于船体的重力、静水压力以及波浪载荷为一不平衡力系,必然会引起船舶的各种运动,产生加速度以及相应的惯性力,此惯性力与重力以及水作用力平衡。将重力、静水压力以及波浪载荷和惯性力施加于船体结构,使船体处于自由泊由平衡状态并加以合适边界条件,即可进行整船的运动分析。
      由于界面友好,功能强大,运用PATRAN进行结构离散化工作非常方便.另外,有限元网格划分以及材料特性给定后,可以由Tools下拉菜单的Mass Properties得到结构的质心坐标总质量主转动惯量、主惯性轴方向等有用信息。已知载荷的施加也十分方便,即使是波浪载荷,也可以利用场(Field)的特性使加载工作相对轻松。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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