欧美ZOZO牲交另类

<th id="pq4ci"><video id="pq4ci"><span id="pq4ci"></span></video></th>

      1. <center id="pq4ci"></center>

        <code id="pq4ci"></code>
        1. <big id="pq4ci"></big>
        2. 上海卓位信息技術有限公司歡迎您!

          熱點推薦詞:

          行業新聞

          船舶結構設計

          文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2016/10/21     瀏覽次數:    

                 船舶結構設計是在滿足船舶功能及總體性能要求的前提下,通過結構設計使船舶在壽命期間強度、剛度、穩定性等均能滿足使用的要求。船舶結構設計的內容決定了其設計計算任務的繁重。隨著世界船舶市場對高技術含量、高附加值船舶需求的加大,各國船舶業間的能力競爭日趨激烈?,F代造船技術正朝著高度機械化、自動化、集成化、模塊化、計算機化方向發展。為了縮短船舶產品研制開發周期、降低開發費用,提高船舶結構設計計算效率已提上日程。

                 技術的推動和需求的牽引使計算數值仿真技術得以迅速發展,在船舶結構設計中,以有限元為核心的CAE(Computer Aid Engineering)技術——計算輔助工程技術,越來越受到重視,各種各樣的仿真方法和仿真工具正逐步得到應用。CAE技術已成為船舶結構設計中不可或缺的有力工具,是解決大量工程優化問題的基礎。為適應船舶工業的迅速發展,解決實際工程問題,迫切需要開展CAE在船舶結構設計中的應用及開發。

          二 船舶結構設計的特點及CAE發展的現狀

                 船舶經常運營于高速、強水流、強氣流等環境條件下,船舶設計結構不僅要考慮船舶總縱強度、局部強度、結構穩定性,還需要考慮振動、沖擊、噪聲等。由此可見,船舶結構設計是一門技術含量高、設計難度大的學科領域。船舶結構設計的困難的另一個重要方面是由于船舶體積龐大,在很多場合下無法象汽車、飛機等一樣做整體試驗。傳統船舶結構設計是通過母型船改進,結合經驗開展簡化結構的定性分析計算完成,其結構設計、計算和分析包含大量的經驗成分。船舶結構試驗開展的困難,加大了船舶結構設計對數值仿真技術的依賴性,CAE技術成為船舶結構設計的重要工具。

                 CAE從字面上講是計算機輔助工程,其概念很廣,可以包括工程和制造業信息化的所有方面。但傳統的CAE主要是指工程設計中的分析計算和分析仿真,其核心是基于現代計算力學的有限單元分析技術。CAE起始于20世紀50年代中期,而真正的CAE軟件誕生于70年代初期,到80年代中期,逐步形成了商品化的通用和專用CAE軟件。近40年來,CAE技術結合迅速發展中的計算力學、計算數學、相關的工程科學、工程管理學與現代計算技術,從低效檢驗到有效仿真,從線性靜力求解到非線性、動力仿真分析、多物理場耦合,取得了巨大的發展與成就。在日趨全球化的市場氛圍中,企業間的競爭將表現為產品性能和制造成本的競爭。而CAE在產品研發及創新設計中所顯示出的優越性,使其成為現代化工業企業在日趨激烈的市場競爭中取勝的重要條件。利用CAE軟件,可以對工程和產品進行性能與安全可靠性分析,并對其未來的工作狀態和運行行為進行虛擬運行模擬,及早發現設計缺陷,實現優化設計;在實現創新的同時,提高設計質量,降低研究開發成本,縮短研究開發周期。CAE與CAD/CAM等軟件一起,已經成為支持工程行業和制造企業信息化的主要信息技術之一。

                  CAE軟件技術的發展,促使CAE在各行各業得到了高為廣泛的應用。目前,CAE軟件已在國外廣泛應用于核工業、鐵道、石油化工、機械制造、汽車交通、電子、土木工程、生物醫學、輕工、日用家電等工業和科學研究領域。CAE在船舶行業也正迅速發展,目前各大艦船科研院所均引進CAE軟件開展日常設計研究工作、各大船級社均采用CAE有限元軟件進行自行規范計算的設計與研究。

          三 CAE技術在船舶結構設計中的應用

                 目前CAE技術在船舶結構設計中已使用非常廣泛,已滲透到船舶結構設計計算中的每一個領域,下面分別介紹CAE在船舶結構各計算領域中的應用。

          3.1 強度

                 強度是船舶結構設計首先要考慮的問題。船舶結構強度計算主要包含全船總縱強度計算和局部強度計算??偪v強度是校核船體的縱彎曲計算波浪條件下船體各橫剖面內縱向結構構件的應力,并將它與許用應力進行比較以判定船體的強度。傳統的船舶總縱強度計算常常僅對典型橫剖面進行計算,通常需要進行多次近似計算才可以得到最終結果,而采用全船有限元建模的方式,船舶總縱強度的計算變得較為容易。圖1是某船在六級海況總縱強度中垂狀態計算結果。在全船有限元模型CAE計算下,全船的每一個模剖面任意構件的應力情況都可以在計算結果中反映。目前由于全船總縱強度有限元計算需要耗費大量機時進行三維模型的建立,要開展全船總縱強度CAE計算需要較長周期,但如果全船三維CAD模型已經存在,船舶CAE計算將變得十分方便。

                 船體結構局部強度計算主要包括對底部結構強度計算、舷部結構強度計算、球鼻首結構強度計算、甲板結構強度計算、艙壁結構強度計算、主要設備基座強度計算等。傳統計算方法對船舶局部結構的計算通常建立在簡化的梁系結構和板架結構來計算,計算模型也通常是平面模型,空間復雜結構常常無法完成計算。而運用CAE技術任意復雜的船舶局部結構,其強度問題都能迎刃而解,并且計算結果非常詳實。圖2為船舶底部結構局部強度有限元計算結果。運用CAE技術進行船舶結構強度計算目前應用非常廣泛,CAE已成為實際船舶結構強度計算的不可缺少的工具。

          3.2 剛度

                 在船舶結構強度滿足的條件下,船舶結構設計的另一個重要指標就是剛度,即在預定的載荷下船舶結構的變形必須在許用的范圍內。如規范規定全船在波浪下的靜變形不大于船長的五百分之一。圖3是對典型船舶雙臂尾軸架結構剛度CAE計算結果。

                利用先進CAE計算軟件,可以真實的反映結構的實際承載情況,能考慮傳統方法不能計算的復雜結構的變形問題,而且結果更準確可靠。


          圖3雙臂尾軸架結構剛度計算      圖4 甲板板架板架結構穩定計算


          3.3 穩定性

                 船舶結構的穩定性分析,即船舶結構的失穩計算,屬于船舶結構計算的重要組成部分。船舶結構穩定性計算常常包括對支柱結構的失穩歐拉力的校核計算、甲板縱骨帶板結構失穩歐拉應力計算和甲板板架、底部板架結構失穩計算。圖4是對典型甲板架板架結構穩定計算結果。傳統計算方法對結構失穩計算通常僅能對支柱、簡單板架結構進行計算。運用CAE方法可以快捷的計算復雜結構的失穩問題。

          3.4 振動

                 船舶結構的振動計算對于船舶結構設計十分重要。規范要求,船舶總振動固有頻率應避開主機頻率、軸頻、螺旋漿葉頻等,尾部板及板架結構振動固有頻率要避開螺旋漿激勵頻率;機艙區板及板架要避開主機頻率。


                 船舶結構總振動傳統計算方法是將全船簡化為二十站變截面的空心梁,然后用經驗公式計算得附連水質量附加到總船質量上進行振動計算。這樣計算方法能在相當簡化的程度上得出計算結果,但會把實船會遇到的橫向總振動、擴張收縮等的振動形態給忽略掉。全船CAE振動計算能準確的建立全船有限元模型,并根據船體外板的空間形狀考慮水對總振動的影響,而不必用人工經驗公式計算的方式加附連水質量。全船CAE計算的結果可以各方面的仿真全船在水中振動的情況。圖5為某船總振動模態。

                 船舶尾部結構振動是船舶結構振動的一個難題,該問題不但涉及到船舶結構本身的固有頻率,還涉及到船體結構與周圍流場的流固耦合振動,要詳細研究船舶尾部結構振動問題,傳統方法僅能做定性分析,CAE技術為其提供技術解決方案。圖8為某船尾部振動計算結果。文獻[4]也利用SESAM有限元程序船舶尾部振動進行響應預報。

                 尾軸架結構的振動問題也是船舶局部振動經常要面對的問題,傳統計算方法也只能對其做相當的簡化求出近似的結果。文獻[5]運用有限元法建立尾軸架結構的真實實體模型,并進行了詳細的干濕模態計算。

          3.5 沖擊

                 船舶抗沖擊性是目前越來越受相關專業人員重視的學科領域,對于軍艦來說尤為重要,因為艦船結構抗沖擊性是艦船生命力的重要保障。設計軍艦結構時,艦船結構不但要經受強大的風浪載荷,還需要考慮艦船結構承受炸藥爆炸的沖擊載荷。該領域分兩大類研究范疇:艦船結構抗水下非接觸爆炸計算研究和艦船結構抵御接觸爆炸穿甲研究,統稱艦船結構抗沖擊研究。艦船抗沖擊性在傳統方法中無法計算。近些年來,隨著計算硬件的發展及CAE技術的發展,從船局部結構到整艦的CAE抗沖擊評估計算逐步可以在微機上開展。文獻[6]運用MSC.DYTRAN對加筋板架爆炸載荷下動態響應進行了數值分析,文獻[7]對某型水面艦船全船結構在水下爆炸沖擊波載荷作用下的動態響應進行了MSC.DYTRAN數值模擬。圖7為某艦整艦水下爆炸沖擊計算有限元模型。圖8為某柴油機基座抗沖擊計算結果。


                 整艦結構抗沖擊CAE計算規模一般較大,有限元模型的網格質量、單元選擇、材料選擇、外載荷的施加方法及計算算法的選擇對計算結果有重要影響。整艦CAE計算仍是技術含量很高的領域,亟需投入大量力量去研究和開發。

          3.6 噪聲

                 艦船結構的噪聲主要包含艦船艙室內噪聲研究和艦船結構水下噪聲研究。船舶噪聲的治理一直以來和艦船結構振動密不可分,但又與船舶結構振動很不相同。船舶結構振動常常只需要解決低頻問題,而船舶結構噪聲問題常常頻段范圍很寬,從幾赫茲到幾十萬赫茲。CAE技術中的有限元法顯得力不從心,因為聲學問題如果要用有限元的方法來進行計算,隨著頻率的加大,網格的密度要非常之大,就算是簡單的結構其計算模型也非常巨大,以致于現有的計算機無法完成計算。故在噪聲領域有限元法常用于低頻、中低頻的計算,中高頻以上問題需要采用其它CAE技術,包括統計能量法、邊界元技術、無限元技術等。圖9為運用AUTOSEA軟件,對簡化的全艦船結構進行聲幅射計算的例子。


          四 船舶結構CAE技術應用的特點

                 CAE技術正應用到船舶結構設計算的每一個領域。CAE在船舶結構設計中有如下幾個優點:

                 1. 可視性 采用CAE進行船舶結構計算,可以從圖像上看到分析結構的大小、材料、邊界條件、載荷條件等,大多數CAE軟件均提供了良好的人機交互環境。

                 2. 真實性 運用CAE技術對船舶結構建模能反映船舶結構的真實幾何情況。無論是板架結構還是實體結構,無論是簡單平面結構還是復雜空間結構,CAE的建模功能都能根據問題的需要,作適當簡化,建模反映結構的真實情況,為準確計算打下基礎。

                3. 詳實性 運用CAE工具進行船舶結構計算,可以根據模型參數情況、加載的條件及計算參數的設定,詳實求得計算結果。根據設計人員的需要求得任意部位需要的計算結果,可根據設計人員提供參數的準確程度,詳實反映結構物理情況。

                4. 強數值運算能力 目前通用的CAE軟件,都采用多種有效的數值計算方法,大量線性、非線性問題均有解決方案。不同CAE軟件常常是功能側重點不一樣,如MSC.NASTRAN和ANSYS在有限元線性力學領域十分成熟;ABAQUS軟件則在有限元非線性接觸、摩擦領域有特長;ANSYS-LSDYNA、MSC.DYTRAN由于采用顯示動力學算法,強于沖擊穿甲相關計算;SYSNOISE則是聲-振分析專業工程軟件,它擁有聲場有限元、無限元、直接 /間接邊界元法等多種聲學解決方案;AUTOSEA軟件是基于統計能量分析方法的結構振動、聲學設計工具;HYPERMESH強于網格劃分,并是目前很適合于做結構力學優化設計的軟件。

                盡管運用CAE技術開展船舶結構設計計算有上述優點,但目前仍有以下問題:

                1. 如何快速建模是船舶結構CAE設計的一個重要任務。由于船舶行業自身特點,船舶結構二維CAD設計在相當長一段時內還將存在,并在工程中發揮重要作用。目前從二維CAD圖紙設計到三維CAE模型的生成,需要花費大量時間。

                2. CAE目前使用難度仍然較大。由于有大量CAE軟件的存在,并且各CAE軟件均有很強的專業背景,要想使用好特定的CAE軟件,設計使用人員必須具備相當的相關領域的專業知識。CAE軟件目前仍停留在少數專業人員的使用范疇內。

               3. 修改設計CAE計算工作量較大。由于CAE的計算過程復雜,做一次設計修改相當于重新開始做一次CAE計算。很多情況下網格劃分、邊界條件的定義等都要重新進行。對于一個小規模問題,重新計算工作量增加不明顯,如果對一個大規模計算,則需要耗費大量機時。

               4. 目前船舶結構CAE計算尚不存在質量控制標準。雖然CAE在船舶行業的應用已有很長時間,并且大量任務已采用CAE分析計算,但CAE建模的簡化程度、網格的質量、邊界條件的設定、外載荷加載方式都和具體分析計算的人員的經驗有很大關系,其計算結果的準確程度也很不一樣。常常出現不同人員對同一問題進行計算而得到不同結果的現象。

          五 總結及展望

                 隨著船舶結構設計技術的深入開展船舶強度、剛度、穩定性、振動、沖擊和噪聲各領域的CAE應用將越來越廣泛和深入。CAE不僅可以解決船舶結構傳統經典力學問題,新興的學科領域如爆炸沖擊領域問題也有解決方案;CAE不僅在現有結構的力學計算上發揮巨大作用,在船舶結構設計創新,新材料、新結構形式的使用上也將發揮不可替代的作用。

                展望未來船舶結構設計中CAE技術將有如下特點:

                1. 船舶結構CAE計算領域更加擴大。在船舶結構CAE計算將在更加準確的基礎上擴大計算的學科領域,如流體與固體的耦合計算、振動與聲學的耦合計算、高速沖擊下的結構力學與熱力學計算等。

               2. CAD設計與CAE計算更緊密結合。由船舶結構二維、三維圖紙設計方案均能方便的轉化為CAE分析的幾何模型。

               3. CAE軟件操作的更簡便實用化。CAE技術將成為更大范圍內工程技術人員的實用工具,而不僅僅停留在少數專業人員手中。更人性化、智能化的CAE工具將幫助大多數船舶結構設計技術人員解決日常設計問題。

               4. 特定問題CAE計算參數化。產品的型號系列化一直以來是設計人員的工作內容,在船舶結構設計中有很多領域都需要對結構相似的類似問題進行計算,特定問題CAE參數化將大大方便設計人員的結構優化設計工作。

              5. 船舶結構CAE計算的規范化。針對不同的船舶結構設計計算領域,將制定規范標準化CAE計算過程,使CAE船舶結構設計計算的正確性有保障。

          返回上一步
          打印此頁
          [向上]
          欧美ZOZO牲交另类