第期板和壳单元朱胜昌等船舶强度直接计算中的有限元分析模块…这是能承受单元平面内作用力和两个方向弯曲作用的板弯曲单元单元可以承受横向压力可计算单元形心的三个薄膜应力和三个弯矩边界单元边界单元可以实施对模型的边界约束它的作用可以作为一个节点假设的外部弹性支撑或作为一个斜面假设的滚子支撑或给定位移等本程序模块经过发展后突破了原来用中求解在模型的带宽适度时程序求解模型节点数在一万个以下的限制在实际使求解一万至二万个节点数的舱段模型或整船模型已没有太多的困难能满足结构直接设计计算分析的需要此外还有后处理输出接口可使程序模块与图形显示模块很好地相互连接有限元图形显示模块通过执行有限元模块后不论原始数据是检查态或计算态就可以起动本模块对有限元模型进行模型总体屏幕显示局部显示旋转和节点码显示等对计算结果可以显示结构变形对振动计算可以显示振型不作图形消隐应力分档统计模块在经过有限元舱段强度分析后应力结果是非常大量的几乎不可能全部靠人工进行阅读处理本模块对经过计算的输出应力结果进行统计处理统计处理的单元包括析架元三角形膜元四边形膜元三角形板元和四边形板元应力分档显示模块对由进行应力分档统计后的计算结果进行图形屏幕显示模型消隐显示模块本模块可以对模型进行消隐显示并可以局部显示旋转显示节点码等后图形就能更加逼真的效果在模型显示消去隐线早期的图形显示都没有这种功能在此采用了快速实用的算法获得了很好有限元应力显示模块对有限元模块的计算结果进行彩色应力显示可显示的单元包括三角形膜元四边形膜元三角形板元和四边形板元通过显示彩色等效应力值就可以对应力结果有形象的认识模块结构示意图可以用图来示意各计算模块的关系虚线代表需要用到的中间文件船舶整船分析时节点力的调整船舶在波浪上航行时原理其船体由于受到自身重力和货物载荷的作用而产生运动根据达郎贝尔可以计算出一组惯性力矩与原来的外力系构成一组平衡力系使船体处于瞬时的平衡状态由此可以对船舶强度进行准静态分析在采用整船的三维有限元模型时由于船体离散模型包括上万个计算节点而计算节点又包括自身的质量所以需要建立一种方法来计算作用在节点上的惯性平衡力此外在整船三维有限元模型的节点化过程中静水压力波浪力以及重力被分配到相应的有限元节点上在分配过程中可能产生误差还需考虑分配过程中的调整叠代使船体能承受所要求的剪力和弯矩调整的方法如下设给定的船体的第整站的弯矩和剪力值分别为呱和从则可以通过下式对船体的重力进行调© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
船舶力学有限元计算原始数据第卷第期绘图文件有限元计算模块输出计算结果生成结果文件图形显示模块未消隐结束控制原始数据应力分档模块图绘件文图形消隐模块生成结果文件结束结束有限元应力显示模块应力统计显示模块结束图幽模块关系示意图对、艺刀其中不二‘一二二一‘二‘一二。‘俄一‘瓜俄是船体第站内节点上的重量之和‘是船体第坐标站内节点上的静水力和波浪力产生的节点力之和‘是舰端距第站的距离肠‘为第站内的静水力和波浪力产生的节点力合力中心的坐标与为第站内节点力的重力合力中心的如果给定礁不满足式则可以通过对俄进行叠代修正使其满足式整船分析时惯性平衡力的计算船体重心位置的确定设船体离散为三维有限元计算模型在坐标、笋段处的质量为确则整船的质量为习爪的重心船体在坐标系以为庵分别为介凡© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第期朱胜昌等船舶强度直接计算中的有限元分析模块…船体对重心转动惯量的计算设。。。为经过重心、掩,一奄的坐标轴叮。相平衡的三条轴线则相对于三条坐标轴的转动惯量分别可由下式求出、一、习、,‘一一凡,气一、二一二,玩‘、艺‘一、‘,‘一‘,玩‘二一,一、艺、‘一‘,,‘‘一凡,沁二‘一‘少一、习二‘一凡,‘一儿玩‘‘一‘一一介爪己夕艺几二二一二‘一’、玩,‘,‘一,‘·‘一·艺,一,‘‘一‘从‘外力合力和合力矩设船体离散为三维有限元模型后静水压力波浪压力重力和货物载荷均已化为一集中力系养再关设该外力集中力系作用于节点坐标位置为作用则不夯儿为零值姚的集中力为不夯儿如果该节点没有集中力‘‘外力合力可由下式计算凡一一凡习艺九几‘‘·其中凡凡为沿二方向方向和方向的集中力系的合力外力合力对重心今为斗的力矩二于是对于一集中力几系无对重心、’’的力矩为© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
船舶力学第卷第期‘二毛关二‘一‘,‘一,‘‘一介介把上式展开有‘与‘二几‘一介介一,介一几‘一一一‘一‘一介‘一动总的对重心的外力合力矩为乙一几一乌与肠艺习几·几习弄乙弄艺办,‘一凡‘一方‘一、乌二‘‘一一介几‘一‘一一,‘一,其中几吞几为外力的合力矩相对于质心的平移加速度根据质心运动定理船体质心在外力山街二氏凡二价几凡凡作用下的平移加速度‘马乌由下式求得兀一二乙男相对于质心的转动加速度根据相对于质心的动量矩定理可得下列方程人叭几一件几件沪一件几一吞件再几一讯人几一件人川件一其中几吞几为外力的合力矩外外外为绕坐标轴的转动加速度工弄丈凡几几为船体的转动惯量值且几△吞瓜几几几从式求得外了山外二万© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第期外“朱胜昌等船舶强度直接计算中的有限元分析模块…了一山”一其中△几再△,二扩后一人几寿一从一大滩一二井弄二人几,儿几再人一,滩二人一,几如价一,几几人一明今了儿人五扩如二瓜,几几再几一石马,五几惯性力计算在求得船体对于质心的平移加速度久砚引起的惯性力可由下式求出氏以及转动角加速度之后在坐标戈肴处的质量平移运动引起的惯性力凡凡加一“‘一一份‘山旋转运动引起的惯性力,‘一“、,,‘一、‘二‘杭甲二“、“一、、“’、’介’只竹叭分量表达式为凡为介‘叭‘一凡玩介‘一竹气一介叭‘一减城玩孔‘一玩‘一‘竹‘一’玩‘一孔‘一,其中儿为几为惯性力的三个分量‘于是总的在坐标脸处的质量瓜所引起的惯性力五寿几为几舟几二凡介几介一和几一计算示例应用所发展的有限元计算分析模块和惯性平衡的处理方法进行了船舶的直接计算分析刃例一是吨散货船舱壁结构分析实例舱壁受货载和压载水的共同作用舱壁用板单元和膜单元模拟底部板架用梁单元模拟彩色应力分布图图图是该舱壁模型的有限元结构离散图图是该舱壁的应力统计图图是例二是对某一例三是对船液罐强度分析图是液罐在液化气压力等外力作用下的彩色应力分布以箱集装箱船整船分析示例把船体分为个节点侧】多个单元进行整船强度分析计算出船体的应力和位移为巧图是该集装箱船的结构有限元离散图图是集装箱船在波向以叉多个单元波长船长波幅时的变形状态例四是对某舰设计方案整船强度分析示例把整船模型分为出该舰在设计静水弯矩和波浪弯矩作用下的应力分布和变形侧〕个节点计算图是船体结构三维有限元离散图图是船体的变形图© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
船舶力学第卷第期洲日口团口川日洲日日日团口川洲日口曰田汁曰曰口川刚洲洲侧口川洲阴目口即日口于曰日廿口廿生图仪兀吨散货船舱壁模型有限元结构离散图曲忿民﹄目里帕曲自【的“幼臼压曰日〔‘升艺月,乐‘,卜‘「产洲“翻曰二户臼公几』几碑勺笼卜心嘴二内三厂获护〔乐,皿‘弓弓,匀吕护护,目【,目皿仁伙日已工‘,工二书洲砧肠”盯拍“,工,儿‘,以当,心几,弓‘,工王儿,压‘,,飞,,压口乐‘认‘认丘,曦‘弓忿伙,日工乃工‘,伙,呜工,‘〔儿日口日认,儿月日口二勺心儿‘以,且,曰土日二,口‘〔比,工压压认日口伙日口‘以,压佗陇,侧奋认日日以,图以吨散货船舱壁应力统计图© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第期朱胜昌等船舶强度直接计算中的有限元分析模块…画器蓬器圈圈逮圈幽翻娜圈滋蕊二汪街娜圈劲酗四兰欲黑兰器习弓卫习月仍二护,任炸叨习口‘月‘了,以〕日几粼粼图仪旧吨散货船舱壁彩色应力分布图决却盯舰川川比们价汗盯洲犷︸川尸”肠一价盼诊梦脚渝朋翻蘸潞礴心泥日洲翻镶︸胭翻姗卜摘彭洲姗叛照黔撇酬呱川俐一份渭醚哪酬瓜月翻认之︸︺沪国一四艘踢溯姗照翻忠溯洲到娜辫瓜曰图月、﹃︺︸︸嗡漏一辘粗娜哪瀚酬渝咯︺︸﹄一一夙医酬绷很碑一︸︸丽望一乙数巴滩汗数扣︸」严孤厂淤谧则傲哨砒巡美饭纷兮叮瀚袱极井恻姗陋撇醚川瓤尽曰一嗯愁﹄奋通徽湘阮翔惩公引瑜似习补有芝叭幽争刀尉髦垂叭若铸盛即权乙灿左罗口撼豁翻遥绷姗口口麟洲侄勿拱姗挪目瑟羽鲤到熟蒸摇酗牡二盆了就票之盘琴幼二莞贫盆巴至忿才启’图船液罐彩色应力分布图了© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
船舶力学第卷第期萝味七卜节丈廿卜卜匀界习一岛特目脚仍断渐呐勺图箱集装箱船的结构有限元离散图、翔链臼吞劫户等守一州寸寸十十寸寸一一日‘士士污图箱集装箱船变形状态图© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第期朱胜昌等船舶强度直接计算中的有限元分析模块…图某舰舰体结构三维有限元离散图图某舰舰体变形图结论本文发展了在几平台上使用的船舶直接计算有限元模块该模块除是在基础上发展外其余模块均为自行发展开发法也在整船分板中得到了成功的应用它使用方便并有方便灵活的图形处理可容易地安装在微机上运行是船舶结构直接计算中有限元分析的有力工具本文发展的整船惯性平衡处理方以召必刀召写及之而可娜田盯街叮丑印盯甲卿叮卿吻嗯脚嗯叩© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
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