下载文档原格式
考虑结构优先级的船舶有限元网格优化算法陈有芳; 王丽荣; 张少雄; 章志兵【期刊名称】《《船海工程》》【年(卷),期】2019(048)006【总页数】4页(P28-30,35)【关键词】船舶结构有限元; CAD/CAE一体化; 网格优化; 消除短边【作者】陈有芳; 王丽荣; 张少雄; 章志兵【作者单位】中国船级社技术研究开发中心北京 100007; 武汉理工大学交通学院武汉 430063; 华中科技大学材料科学与工程学院武汉 430074【正文语种】中文【中图分类】U661.43船舶结构规范对于船舶结构有限元网格有特殊的规则要求。
在船舶结构CAD/CAE 一体化实现中，由于船舶结构布置的复杂性，采用反映真实船舶结构布置的三维几何模型进行有限元网格划分时，通常意义上的基于CAD几何的网格自动划分结果难以达到预期的效果，难以生成完全满足船舶规范要求的有限元模型，需要大量的人工干预[1-4]。
在基于CAD几何进行船体网格自动划分时，通常会出现部分壳单元存在过短单元边的情况，导致网格质量差，不满足规范对于网格形状的要求，影响计算精度。
如图1a)为CAD几何模型，图1b)为网格自动划分的结果，出现了较短的单元边。
NX Simcenter 3D有限元建模软件提供了塌陷边、消除重复节点等功能，可以实现一定公差范围内的节点合并，但是通用软件合并规则并不符合船舶结构有限元网格准则。
因此，考虑定制开发以满足船舶结构有限元网格要求的自动合并节点功能。
图1 基于CAD几何的船体结构有限元网格划分(定制开发前)1 船舶结构有限元网格特殊要求船舶结构有限元网格壳单元的长宽比应不超过3。
尽量少使用三角形壳单元。
对于可能出现高应力或高应力梯度的区域，壳单元的长宽比应尽量接近于1且避免使用三角形单元。
三角形单元多用在开孔周围以及凳和舱壁的连接处。
划分网格时一般要求网格质量能达到计算指标要求(如长宽比、锥度比、内角、翘曲量等)。
1000t起重船有限元强度分析王庆丰(江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏镇江212003) 提 要 起重船由于其工作的特殊性,自身强度成为设计过程中的一个重点,以某1000t起重船为例,介绍了船体总体设计、结构设计及特点,利用MSC有限元软件对在不同工况作业下的船体、龙门架、千斤柱的强度进行了校核,指出了各部分的薄弱环节,并提出了加强措施,对优化起重船结构设计具有一定指导意义。
关键词 起重船 有限元 强度分析中图分类号 U661 文献标识码 A1 引言 起重船不仅是港口船舶装卸的重要工具,而且在港建水工作业、造船工程、桥梁建筑、水下救捞以及各种海洋工程中均具有广泛的用途。
起重船由于其自身的工作特点,总体受力大局部受力集中且分布不均,吊点高,因而对臂架结构,船体结构要求特别高。
应用大型结构软件对起重船结构进行有限元分析,优化结构设计是必须的。
以某1000t起重船为例,对其在不同工况下的船体、千斤柱及龙门架进行了有限元强度校核,指出了高应力分布区域,对优化起重船结构设计具有一定指导意义。
2 船型介绍及结构特点 该1000t起重船为非自航大型起重船,主钩起吊能力为2×600t,副钩起吊能力为400t,在沿海航区调遣航行,在遮蔽航区起吊作业.该船主尺度如下。
总 长 83.2m水线长83.2m型 宽32.0m型 深 6.50m设计吃水 4.00m肋 距 1.60m纵骨间距0.50m主船体以上从艉至艏布置有千斤柱、船员生活舱室以及吊杆设备,船员生活舱室布置较紧凑,留有较大的甲板空间,便于起吊作业,图1为1000t起重船总布置图。
图1 1000t起重船总布置图 本船起吊能力为1000t,过桥状态时,吊杆臂架放置到前倾角16度的位置,这时对千斤柱产生的拉力和对吊杆及其底座产生的压力都非常大,因此在考虑船舶总纵强度的同时,还须对千斤柱,龙门架等局部强度予以足够重视,本船千斤柱和龙门架都采用箱式结构,见图2、图3,千斤柱与船体绞支连接。
58m起重船有限元强度计算
近年来，随着我国船舶工业的飞速发展，起重船已经成为了国内外重要的海洋工程建设和海上运输领域中不可缺少的重要设备之一。
而随着起重船的运用范围不断扩大，各种需求因素的影响也越来越显著，其中强度计算就成了维持起重船正常运行的重要保障。
此次研究，我们将使用有限元强度计算方法，针对一款58m起重船进行强度计算。
根据起重船的结构部位特点，我们将以起重船的船体和吊臂为研究对象，通过建立其三维模型并对模型进行有限元网格划分，进行强度分析和计算。
首先，我们以起重船的船体为研究对象。
在建立船体模型时，考虑到船体应力和附加载荷对于船体的影响，我们在模型中加入了地震、离心力、平衡荷载和弯曲荷载等各种载荷因素。
我们利用ANSYS软件对模型进行有限元网格划分，通过计算船体模型的最大主应力和最大剪应力，来对其强度进行评估。
同时，在计算强度过程中，我们还对起重船的材料特性进行了分析和确认，并对其强度指标进行了评估。
通过对模型进行的强度计算，我们得到了船体在各种荷载作用下的应力和变形情况。
最后，在对58m起重船进行有限元强度计算的过程中，我们还应考虑到实际使用中可能出现的各种因素，比如海况、气候、使用状况等，以评估起重船在实际使用过程中的安全性、稳定性和耐用性等因素。
同时，我们还应结合国家有关航海法规标准，对58m起重船的设计和强度计算结果进行综合评估和比较，为起重船在实际使用中提供全方位的强度保障。
综上所述，有限元强度计算方法是一种计算起重船强度的重要手段，其可以对起重船的结构部件进行精确、定量的评估和分析，为起重船在实际使用中提供强有力的支持和保障。
28000 t多用途船首楼加强结构有限元强度分析本文将针对一艘28000 t多用途船的首楼加强结构进行有限元强度分析。
首先，介绍该船的基本情况和首楼结构设计方案，然后，给出有限元模型和边界条件。
接着，进行计算，并分析其结果。
最后，提出一些建议和结论。
一、船舶基本情况该船为中国造船集团公司设计研究院设计，船长度为190.00m，船宽为32.26m，型深为18.10m，设计总吨位为28000t。
该船为多用途船，可用于散货运输、集装箱运输、油船等不同类型的货物运输。
首楼位于船头部分，是船体结构中较为重要的部分，需要进行加强以达到防护和支撑作用。
二、首楼结构设计方案为了提高首楼强度和稳定性，在船体设计中需要对首楼进行加强。
首先，在原有首楼结构基础上加装侧板，提高侧部强度；其次，加装绞刀柱和纵梁，提高纵向支撑能力；再次，加固首楼底板，增加底部强度。
三、有限元模型和边界条件在进行有限元分析前，需要建立一个精细的有限元模型。
首先，对整个船体进行数值化建模，包括船体的各个结构部分。
然后，按照首楼加强结构设计方案，对首楼部分进行加固，建立新的有限元模型。
接着，需要确定边界条件。
在进行有限元计算时，需要确定边界条件，以便进行一个完整的力学分析。
由于首楼位于船体的前部，处于海浪和风浪影响较大的区域，需要考虑风浪载荷的影响。
同时，还需要考虑船体的移动和弯曲等因素。
四、计算与分析在确定有限元模型和边界条件后，进行了有限元计算和强度分析。
在计算过程中，考虑了船体在不同风浪条件下的载荷，进行了强度分析和振动分析。
根据计算结果可以得出：首楼加强结构设计方案符合设计要求，能够提高船体的强度和稳定性。
在不同风浪条件下，首楼结构都有足够的强度和稳定性，能够保证船舶在航行时的安全性和稳定性。
五、建议和结论针对以上计算和分析结果，提出如下建议和结论：(1) 首楼加强结构设计方案符合设计要求，能够提高船体的强度和稳定性。
(2) 在进行船体设计时，需要综合考虑船舶的航行条件和使用要求，以便确定最佳的结构设计方案。
58m起重船有限元强度计算有限元强度计算是一种利用有限元分析方法，对起重船进行结构强度分析和计算的技术手段。
在进行起重船的有限元强度计算时，需要考虑起重船的结构特点、荷载情况和材料性能等因素，通过有限元分析软件对其进行建模和模拟，最终获取起重船在各种工况下的应力、变形等参数，以评估其结构的安全性和可靠性。
一般来说，起重船的有限元强度计算主要包括以下几个步骤：1. 建立起重船的有限元模型。
首先需要对起重船的结构进行三维建模，包括船体、吊臂、支撑结构等部件。
然后根据实际情况给出结构的约束、荷载条件和材料性能参数等。
2. 进行静力分析。
在建立好有限元模型后，需要进行静力分析，计算起重船在不同工况下的受力情况，包括自重、载荷、风荷载、船体和吊臂的应力等。
3. 进行动力分析。
除了静力分析外，还需对起重船进行动力分析，考虑在船舶运行和吊重过程中产生的动态荷载，如风浪、潮流等。
通过动力分析得到起重船在吊重过程中的应力和变形等情况。
4. 计算与评估。
最后需要对所得到的计算结果进行分析和评估，判断起重船在各种工况下的结构安全性和可靠性，以确定其是否符合设计要求和规范要求。
起重船的有限元强度计算对于评估起重船的结构强度和安全性具有重要的意义。
通过有限元分析，可以较为精确地预测起重船受力情况和结构行为，为船舶设计和使用过程中的结构优化和改进提供依据。
有限元强度计算也有助于发现起重船在设计、制造和使用过程中可能存在的结构问题，及时进行修复和改进，以确保起重船在运行过程中的安全可靠。
通过有限元强度计算可以为起重船的结构设计提供参考和借鉴，促进船舶结构设计和研发水平的提高。
起重船的有限元强度计算是一项重要的技术手段，对于提高起重船的结构安全性、可靠性和经济性具有积极的意义。
通过合理、准确地进行有限元强度计算，可以为起重船的设计、制造和使用提供科学的依据，为船舶行业发展和船舶工程的进步做出积极贡献。
58m起重船有限元强度计算
58m起重船是一种大型海洋工程装备，用于进行重物的起升和运输。
为了确保起重船在工作过程中的安全性和可靠性，需要进行有限元强度计算。
有限元强度计算是采用有限元方法，通过对起重船结构进行离散、建模和计算，得到结构在各种工作负荷下的应力和变形情况，从而判断结构的强度和刚度是否满足设计要求。
进行有限元强度计算需要根据起重船的设计图纸和规范要求，对船体结构进行建模。
将船体分为若干个有限元单元，利用有限元软件将其离散化，确定节点和单元的连接关系。
然后，根据起重船在工作中可能遇到的力学负荷，如船体自重、起重货物的重力、风载荷、浪载荷等，设置相应的载荷荷载条件。
根据计算结果对起重船结构进行优化设计。
如果计算结果显示某个部位的应力超过了允许的极限值，就需要对该部位进行优化处理，通常可以采用增加材料的厚度、加强连接节点、增加支撑等方式来提升结构的强度。
需要注意的是，在进行有限元强度计算时，除了考虑静力载荷外，还需要考虑船体在工作中可能遇到的动力载荷，如船体的加速度、速度变化等。
这些载荷都会对起重船结构产生影响，需要进行综合考虑和计算。
有限元强度计算是一种重要的工程计算方法，可以评估起重船结构的强度和可靠性，为起重船的设计和制造提供科学依据。
通过优化设计，可以确保起重船在各种工作条件下都能够满足安全和可靠的要求。
58m起重船有限元强度计算起重船是一种通过起重机构进行货物吊装和运输的特种船舶，用于港口、航道、河道、水电站等场合的货物装卸作业。
起重船需要具备足够的强度来承受起重机构产生的巨大荷载，并保证船体的稳定性和耐久性。
本文将介绍起重船有限元强度计算的几个关键步骤。
起重船的结构通常由船体、起重机构、船尾和推进装置等部分组成。
在强度计算中，我们主要关注船体的结构强度。
第一步，确定有限元模型。
有限元法是一种基于数值计算的工程分析方法，它将结构划分为多个小单元，通过计算每个单元的应力和变形来推导整个结构的强度特性。
在起重船的有限元模型中，通常包括船体的外部壳板和内部纵横隔舱的框架和甲板等部分。
根据实际情况选择合适的单元类型和尺寸。
第二步，确定荷载条件。
起重船在工作状态下需要承受多种荷载，包括自船重、起重机构产生的货物重量、水动力荷载、风荷载等。
根据船舶设计规范和实际工况，确定每个荷载的大小和分布情况。
第三步，进行有限元分析。
利用有限元软件，将荷载作用于有限元模型，计算结构在荷载作用下的应力和变形。
通过分析计算结果，可以评估结构的强度和刚度，发现可能存在的问题和隐患。
第四步，优化设计。
如果有限元分析中发现结构存在强度不足或变形过大的问题，可以进行结构的优化设计。
常见的优化方法包括加强结构的某些部位、增加材料的厚度或强度等。
通过多次迭代，不断改进结构设计，使其满足强度要求。
第五步，验证计算结果。
在优化设计完成后，需要对修正后的结构进行验证计算，以确保其满足强度要求。
这可以通过再次进行有限元分析，将荷载作用于修正后的模型，检查结构的应力和变形是否满足设计要求。
起重船的有限元强度计算是一个复杂的工程分析问题，需要综合考虑结构的多种荷载和多个工况下的应力和变形。
通过科学的分析方法，可以为起重船的结构设计提供有力支持，确保其安全可靠地承载起重机构的运行。
基于目标弯矩的舱段结构总纵强度直接计算方法陆月;张少雄;姜惠;蔡雨萌【摘要】在仅知船体各站垂向弯矩的情况下,以某船舱段模型总纵强度直接计算分析为例,应用3种方法计算舱段内各强框架处模拟浮力与总重之差的等效节点力,并加载计算,结果分析表明,施加等效节点力来模拟浮力与总重之差进行舱段总纵强度评估的方式是可行、合理的.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2018(047)004【总页数】4页(P36-39)【关键词】舱段;总纵强度;等效节点力;有限元分析【作者】陆月;张少雄;姜惠;蔡雨萌【作者单位】武汉理工大学交通学院,武汉430063;武汉理工大学交通学院,武汉430063;武汉理工大学交通学院,武汉430063;武汉理工大学交通学院,武汉430063【正文语种】中文【中图分类】U661.43对船体的总纵强度进行评估时，由于船舯处所受船体梁载荷较大且全船结构直接计算需要花费大量时间和建模工作量，所以一般按照规范要求[1]选取舱段模型进行直接计算和强度评估[2-3]。
在许多船舶设计初期，可能仅能提供船体各站的垂向弯矩和剪力分布，此时采用简支梁，可反推得到舱段模型两端的支反力以及中间各强框架处的剪力，以等效节点力的形式施加到目标位置承受剪力作用的节点上，结合端面弯矩得到满足总纵强度要求的弯矩分布[4]。
为了实现考虑总纵弯矩分布的舱段结构强度直接计算和设计，提出3种以等效节点力模拟船体梁总纵弯矩、剪力的方法。
以某船舱段模型直接计算为例，分别根据3种方法计算舱段内各强框架处的等效节点力并进行舱段总纵强度有限元分析，比较各计算方法的适应性。
1 等效节点力计算方法及原理1.1 方法一依据全船各站的垂向弯矩计算舱段各强框架及端面处的弯矩，即目标弯矩。
设舱段中有n个强框架，目标位置处的弯矩值为Mi(i=1，2，…，n)，对应的剪力值为τi(i=1，2，…，n)。
端面弯矩值为MA，支座反力为MF。
各强框架距左端A点的距离为xi(i=1，2，…，n)，舱段总长L。
