船舶结构分析中网格划分技术及应用

论文摘要

本文针对船舶结构有限元分析中常使用的网格划分技术若干问题进行了研究。研究内容主要包括:网格划分及细化,边界单元识别,舱口角隅网格处理,网格修补,屈曲强度评估的实例分析。船舶结构分析借助有限元分析软件进行结构强度评估非常普遍。以中国船舶科研究中心和中国船级社联合开发的船体结构板格屈曲校核系统为背景,结合校核人员的经验,针对有限元网格处理部分的网格划分及细化,单元识别、网格修补等方面进行了处理,在实现自动化同时对已有的板格屈曲软件进行了改进。针对应力集中区域的粗细网格计算精度要求,给出了将粗网格模型分析的计算结果作为细网格模型分析的边界条件的方法,实现了基于过渡单元的有限元精细划分算法。针对船体结构屈曲问题,研究了船体共同结构规范,使用上述方法进行网格处理,并施加载荷、定义属性,进行屈服、屈曲和疲劳强度等分析工作,然后根据分析结果来评估结构强度、改进设计方案。结论表明该方法部分解决了船舶工程分析过程中的时间瓶颈问题,提高了船舶设计阶段的分析效率,缩短了审批周期,获得了双方的认可,已成为船级社高级屈曲评估直接计算程序中的一部分。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.3 论文内容及组织
• 1.4 项目支持
• 第二章 船舶结构分析及有限元法
• 2.1 有限元方法
• 2.2 船舶结构分析
• 2.3 结构分析的网格要求
• 2.4 网格处理平台及工具
• 第三章 船舶结构分析的网格划分技术
• 3.1 通用有限元网格划分
• 3.2 边界单元识别
• 3.2.1 系统设计
• 3.2.2 系统实现
• 3.3 算法描述
• 3.3.1 无阻塞边界单元识别算法
• 3.3.2 舱壁判别算法
• 3.3.3 搜索邻接面初始单元算法
• 3.3.4 填补孔洞算法
• 3.4 关键区域的网格细化
• 3.4.1 舱口角隅处过渡单元构造方法
• 3.4.2 舱口角隅有限元细化算法
• 3.5 舱口角隅处网格划分要求及方法
• 3.5.1 导角
• 3.5.2 正、负半径圆弧
• 3.5.3 两个圆弧
• 3.5.4 抛物线
• 3.5.5 开孔
• 3.5.6 筋单元板元化
• 3.6 失败网格的修复处理
• 3.6.1 缝隙分类
• 3.6.2 缝隙修补及网格优化
• 3.6.3 舱口角隅的细化实例分析
• 第四章 屈曲分析应用
• 4.1 屈曲强度一般要求
• 4.2 评估准则
• 4.3 分析系统搭建
• 4.3.1 解决方案
• 4.3.2 构建和定制程序的智能化功能
• 4.3.3 任务管理
• 4.4 提交计算
• 4.4.1 构建模型文件
• 4.4.2 输出屈曲校核计算任务文件
• 4.4.3 提交PULS 求解程序
• 4.5 后处理
• 4.5.1 云图显示
• 4.5.2 数值标注
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表论文