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惯性释放在直接计算船体结构强度中的应用分析作者：李冠华来源：《科学与信息化》2019年第12期摘要文章在阐述惯性释放内涵的基础上，以某大型海洋平台组块全船模型直接计算为例，在有限元分析模型的依托下就惯性释放在船体结构强度计算中的应用问题进行分析，旨在能够更好地确保船体的运行安全。
关键词船体结构；强度；惯性释放；计算应用航行中的船舶结构一般处于一种全自由的状态，变形状态十分复杂，且如果结构是弯曲的，需要在两端和轴周围地区增加类似简支的约束比较合理，但是结构如果是扭转变形，则是需要在端面的剪力周围采取措施进行约束处理。
但是自由航行的船舶不能够应用有限元静力方法进行分析，也无法为相关人员评估船舶的航行情况提供重要参考支持。
在船舶结构直接计算中，外载荷、货物压力、摇晃荷载、波浪弯矩、扭矩、剪力的计算都依赖相关经验公式，在具体计算操作中往往无法得到一个平衡的外载荷力系。
针对这个问题需要相关人员结合船体结构类型，应用一种不受约束限制的静力分析方法（惯性释放）来计算船体结构强度，进而为船舶的稳定运行提供重要支持。
1 惯性释放概述惯性释放概括的说是借助结构的惯性（质量）力来平衡外力，采用惯性释放功能进行静力分析时，需要对一个或多个节点进行6个自由度的约束（虚支座）。
从实际使用情况来看，惯性释放是MSC的一种高级选项设置，在具体使用的过程中能够模拟非约束系统静态响应操作。
在设计这道程序的时候需要在外力作用下对每一个节点进行加速度处理，之后将加速度之后的力量转变为一种惯性力量，施加到对应的节点上，打造一个平衡力学体系，之后通过应用相应的计算方法会获得描述点相对于支座来将运动的范围[1]。
在船体结构计算中引入惯性释放的方式能够在一定程度上减少支座、约束点反作用力对变形和应力基本形态的影响，并使得端面剪力被计算到相应的模型中，从而帮助相关人员更好的评估和分析船舶结构。
零部件的内部结构设计复杂，惯性释放以其直观的界面能够让人们更好地了解零部件的内部结构，具体操作表现如下：在应有惯性释放方法的时候能够充分明确SUPORT的位置，并在相应的参数中设置INREL-1；第二种方法比较适合应用在软件供应商，能够让MSC和NASTRAM自动旋转SUPORT的位置。
分析船体结构强度直接计算中惯性释放的应用2身份证号：32060219931016****3身份证号：12022219781102****摘要：为了探索船体结构强度计算的可行方法，针对强度直接计算中惯性释放的应用展开分析。
首先对惯性释放进行介绍，了解该计算方法用于船体结构强度直接计算的优势与注意要点。
其次分别从直接计算和惯性释放计算两个方面分析，掌握不同工况下运用惯性释放进行计算应注意的要点，保证船体结构稳定性，旨在提高船舶航行的安全性。
关键词：船体结构；强度；直接计算；惯性释放船舶航行时船体结构即为全自由状态，不仅变形状态具有复杂性，一旦结构弯曲，必须在两端、轴附近位置添加简支一类的约束。
若结构发生了扭转变形，要在端面剪力附近进行约束处理。
自由航行状态下的船舶无法采用有限元静力法，船舶航行状态评估也很难获得有价值的参考数据。
针对船体结构强度进行直接计算，把控外载荷、摇晃荷载、波浪弯矩等在内的各项参数均需要参考经验公式，实际在计算中也不能得到平衡外载荷力系，这就需要结合船体结构形式，采取惯性释放进行船体结构强度计算，该方法的优势可以免受约束限制进行静力分析。
一、惯性释放介绍惯性释放（MSC），属于NASTRAN、ANSYS领域的高级应用，支持完全无约束结构的静力分析处理。
在船舶结构强度直接计算中应用，可以针对有限元展开直接计算。
若结构作用存在自平衡力系，全自由结构及时处在不受约束的条件下也会有应力形成。
但是结构任意一点的约束，可得到反力为O[1]。
船体结构比较复杂，设计载荷计算法存在限制，加上计算数据产生的累计误差，得到绝对自平衡力系面临难度。
此时便可应用静、动力平衡法，搭建自平衡力系。
将假设为全部节点(，，，，，）分量组成节点外荷载向量，是全部节点接速度分量(，，，，，）构成节点的加速度向量，此时应用有限元法得到静动力平衡方程，如下：。
公式中的，属于质量矩阵。
解出该公式便可获得所有节点中为了达到平衡需要的节点加速度，并且获取节点惯性力，将其当作外力，并且添加到有限元单元节点，可搭建自平衡力系，一般在计算过程中无需过于关注是否施加边界条件，此方法即为惯性释放。
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中国船级社船舶强度直接计算指南1.船舶强度计算是船级社评定船舶结构强度的重要依据。
The calculation of ship strength is an important basisfor the classification society to evaluate the structural strength of ships.2.船舶结构强度直接计算是基于船舶的结构特征和材料性能进行的计算。
Direct calculation of ship structural strength is based on the structural characteristics of the ship and the performance of materials.3.直接计算方法可以准确地评估船舶的强度和稳定性。
The direct calculation method can accurately evaluate the strength and stability of the ship.4.船舶强度直接计算需要考虑船舶在不同载荷和海况下的应力和变形情况。
stress and deformation of the ship under different loads and sea conditions.5.船舶强度直接计算主要包括静力计算和动力计算两种方法。
Ship strength direct calculation mainly includes two methods: static calculation and dynamic calculation.6.通过静力计算可以评估船舶在静止状态下的结构强度情况。
Static calculation can be used to evaluate the structural strength of the ship in a static state.7.动力计算则是评估船舶在航行和发生船舶运动时的强度情况。
船舶结构强度有限元计算分析中的技巧陈有芳、章伟星中国船级社北京科研所船舶结构强度有限元计算分析中的技巧Skills of Ship Structural Strength Analysis By FEM陈有芳、章伟星（中国船级社北京科研所）摘要：在对船舶结构进行有限元计算分析和评估中，一般采用的是舱段板梁模型，不可避免要面临应力的选取问题。
对于弯曲板单元，有限元计算输出的应力包括上下表面的应力，我们在评估中一般采用中面应力作为工作应力，中面应力应该是上下表面应力的平均，如果在实际操作中采用上下表面应力的平均的方法来得到中面应力，将比较麻烦，也不直观。
本文对在船舶结构有限元分析评估中采用中面应力作为工作应力的原理、方法以及如何在MSC.Patran中如何得到中面应力的技巧做一介绍，供船舶结构分析工程师参考使用。
并做了一些测试和分析。
关键词：船舶结构有限元强度中面应力 MSC.PatranAbstract: In analyzing and evaluating of ship structures by FEM, a plate-beam FE model within holds is generally used and it is unavoidable to solve how to select the stress used. For bending plate, the output stresses include the stresses of up-surface and lower-surface, but in ship structure strength analysis, the mid-surface stress is used as applied stress in general. As we know, the mid-surface stress is the average value of up-surface stress and the lower-surface stress. It is discommodious to obtain the mid-surface stress by the up-surface stress and lower-surface stress in practice. The paper introduces the theory and method of using the mid-surface stress as the applying stress in ship structure strength analysis, and the skills about how to obtain the mid-surface stress in MSC/PATRAN. Some tests and analysis have also been carried in this paper.Keys:Ship Structure Finite Element Strength Mid-surface Stress MSC.patran1 概述一般来讲，对承受面外压力的板进行强度校核时，应对板的上下表面应力进行校核，相应的强度标准也是对应的上下表面应力，这些均应该建立在能对板的应力精确计算的基础上。
船体梁剪应力计算公式
船体梁剪应力是指作用在船体梁上的剪切力所引起的应力。
船体梁剪应力的计算公式可以用来评估船体梁的强度和稳定性，以确保船舶在航行过程中不会发生结构破坏。
船体梁剪应力计算公式可以根据船舶设计参数和船体梁的几何形状来确定。
一般而言，船体梁剪应力可以通过以下公式进行计算：
τ = V / (b * h)
其中，τ是船体梁的剪应力，V是作用在船体梁上的剪切力，b是船体梁的宽度，h是船体梁的高度。
船体梁剪应力的计算公式可以帮助船舶设计师评估船体梁的强度和稳定性。
通过计算船体梁剪应力，设计师可以确定船体梁是否能够承受在航行过程中产生的剪切力，从而确保船舶的结构安全。
船体梁剪应力的计算公式在船舶设计和结构分析中具有重要的作用。
通过合理地选择船体梁的几何形状和尺寸，设计师可以减小船体梁剪应力，提高船舶的结构强度和稳定性。
船体梁剪应力计算公式的应用可以帮助船舶设计师更好地评估船舶的结构强度和稳定性。
通过合理地选择船体梁的几何形状和尺寸，设计师可以减小船体梁剪应力，提高船舶的结构安全性。
船体梁剪应力计算公式是船舶设计和结构分析中的重要工具。
通过
合理地选择船体梁的几何形状和尺寸，设计师可以评估船体梁的强度和稳定性，并确保船舶在航行过程中不会发生结构破坏。
这项工作对于船舶的安全性和可靠性具有重要意义，是船舶设计师必须掌握的关键知识之一。
船舶结构强度有限元计算分析中的技巧
1.确定准确的边界条件：在进行有限元分析之前，必须确定准确的边
界条件，包括施加在结构上的载荷和约束条件。
载荷可以来自于船体自重、海浪、风力等，而约束条件则取决于结构在实际使用中的支撑方式和边界。
2.适当的网格划分：将船体结构划分为有限元网格时，需要平衡网格
密度和计算的效率。
网格应该足够细化以准确地刻画结构的几何形状和应
力分布，但过度细化会导致计算时间过长。
3.材料力学性质的准确建模：船舶结构通常由多种材料构成，每种材
料都有不同的力学性质。
在有限元分析中，必须准确地建模材料的弹性模量、屈服强度、断裂韧性等参数，以获得准确的应力和变形结果。
4.船舶结构的非线性分析：船舶结构在承受大量载荷时可能会发生非
线性行为，例如材料的塑性变形、变形引起的刚度变化等。
在分析中，可
以使用非线性有限元分析技术来模拟这些行为，例如使用非线性材料模型
或考虑接触和接缝等。
5.动态分析考虑：船舶结构通常在动态环境中运行，例如在海浪、船
舶振动等影响下。
因此，在分析中需要考虑结构的动态响应。
可以采用模
态分析、动态响应分析等方法来评估结构在不同动态情况下的强度。
6.结果验证和后处理：在完成有限元分析后，应对结果进行验证。
这
可以包括与实验数据的比较、与规范要求的比较等。
同时，还需要进行合
理的后处理，以便更好地理解结果，例如绘制应力云图、应力集中区域以
及确定最薄弱的部位。
