船体结构有限元分析专题 ppt课件
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比如单元选取，网格划分要求，边界条件，载荷等。然后才能选用它 们规定的许用应力衡准。
1.船体结构模型通常可以划分成下列类型： (a) 船体梁整体模型（图1）
(b) 舱段模型（图2）
图1船体梁整体模型
图2 舱段模型
精品资料
(c) 交叉梁系模型（板架）（图 3）
(d) 肋骨框架模型（图4）
图3交叉梁系模型
• Beam44采用3次形函数，单刚为精确解，所以 划分单元时，在梁的跨度范围（即每个构件）只 用一个单元即可。所以在连续梁、刚架、板架以 及空间刚架计算中多采用Beam44单元。
• Beam188单元为Timoshenko梁－包括弯曲、 轴向、扭转和横向剪切变形，适合于剪切变形为 主的深梁和剪切变形为次的细长梁。当梁的截面 尺寸h与典型轴向尺寸L之比h/L≤1/10 时可以给 出合理的结果，因为它计及了剪切变形的影响。 如果h/L＞1/10为高腹板梁，此时需将梁的腹版 用shell63单元离散，面板用杆元link8离散（图 1-1）。
• ·梁的定位点（方向点）（图1-2）
• 定位点k在x-Z平面（也可以在x-y平面）。例： 如果给定一条线，指定了一个方向点(关键点KB)， 则沿线按一定方向生成梁单元（图1-3）
图1-2 定位点
图1-3
• §2 交叉梁系（板架）计算
• 通常采用Beam44单元（图2-1）计算。
• (1).DX1 = 0,DY1 = 0,DZ1 = 0以CG 点为节点。
(e) 局部结构模型（图5）
图4肋骨框架模型
图5局部结构模型
• 2.单元类型选取 • 舱段及整船分析主要应用板梁组合结构模型。 • 骨架采用梁单元，板采用壳单元，对于高腹板梁的腹板用
壳单元离散，面板用杆单元，支柱及撑材等用杆单元。 • 此外为处理特殊边界条件可能还需要应用一些特殊单元。 • 3.本专题我们将重点介绍舱段和整船有限元分析方法，包
船体结构有限元分析专题
•概 述
• 船体是由板梁组成的三维空间结构，是在水中漂浮的自由体，在重力 和浮力作用下处于自平衡状态。根据这些特点，进行船体结构有限元 分析时，各国船级社都有一些要求和规定。
• 我国船级社（CCS）的下列标准可供参考： • 船体结构直接计算指南（海船） • 钢质内河船舶船体结构直接计算指南（内河） • 散货船船体结构强度直接计算指南 • 油船船体结构直接计算指南 • 集装箱船结构强度直接计算指南 • 双舷侧散货船船体结构强度直接计算指南 • 应用ANSYS程序进行船体结构分析时应遵照这些指南或标准的规定，
3,0.13679,0.1,1.0e-10, • rmore, , , , , , , • rmore, , , , , , , • rmore, , ,0.2832,0.1, , • k,1,0,0,0 $k,5,0,8,0 • kfill,1,5,3 • K,6,3,2,0 • k,7,3,4,0 $k,8,3,6,0 • kgen,2,6,8,1,-6, • K,100,0,4,3*1000 • L,1,5 $L,6,9 $L,7,10
kN/m2,MU=0.3
SM A ma X x 0b
SM m IN i n0 b
图2-3
• 本例命令流文件：Gird44.dat
•
fini • /clear • /title,gird 2002/9/22 • /prep7 • /view,1,0.75,0.54,0.38 • /ang,1,-101 • et,1,beam44 • mp,ex,1,2.06e8 • R,1,0.0112,1.0e-10,0.319e-
括下列内容： • 板梁组合结构计算 • 舱段有限元分析－建模、施加边界条件、施加波浪载荷方
法 • 全船有限元分析 • 局部结构强度分析
以上内容，用ANSYS程序实现
• 第一章 板梁组合结构计算
• §1 概述
• ANSYS中梁单元类型有多种，在船体结构计算 中主要应用Beam44和Beam188单元。
• A=0.0112 m2
• Iy=0.319*e-3 m4
• TKZB1=0.13679 m
• TKZT1=0.2832 m • h/L=1/15 ,可用
Beam44计算,以CG为节 点(DZ1=0)
图2-2 叉梁系 （用kN-m 单位）
Leabharlann Baidu
• 计算要点：
• (1) 忽略IZ,IX,取IZ = 1.e-10, IX = 1.e-10 • (2) 全部板架梁都用一个定位点 K,100,0,4,3*1000 • (3) 绘纵梁弯矩图 • (4) 显示面板、带板应力 材料：E=2.06e8
• Beam44是3D带斜度的非对称梁元，节点i，j， k （ k为定位点），它的理论模型是:
• Euler-Bernolli梁－包括轴向、弯曲、扭转变形， 横向剪切变形不包括在单元公式中，即假设梁的剪 切变形被忽略。这只有当梁的截面尺寸h与典型轴 向尺寸L之比 h/L≤1/15时才能给出合理的结果。
• Rmore，DX1，DY1，DZ1，DX2，DY2， DZ2，
• Rmore，SHEARZ，SHEARY，TKZT1， TKYT1，TKZT2，TKYT2
• 剖面特性可以用ANSYS的SECTIONS计 算得到。
图2-1
• 例：计算图2-2所示 交叉梁系
• 用ANSYS中SECTION计 算，剖面特性如下：
• (2).如果忽略扭转影响，IX1可填小值， 如IX1 = 1.0e-10；如果忽略IZ1影响， IZ1可填小值，如 IZ1 = 1.0e-10。
• 注意：IX1,IZ1不能填任意值，它对结果 有影响。
• 实常数：
• R，1，Area1，,IZ1，IY1，TKZB1， TKYB1，IX1，
• Rmore，Area2，,IZ2，IY2，TKZB2， TKYB2，,IX2，如果J点剖面与I点相同 Area2，IZ2，填0或空白
图1-1
Timoshenko梁（Beam188/ Beam189）采用一次/二次形 函数，所以梁需要划分足够多的单元才能逼近真实解。
• Beam188单元可以直接输剖面尺寸而不需 输入实常数，用/eshape,1命令显示梁的 实体形状时，可显示剖面真实形状；而 Bean44单元则只能显示截面为矩形形状， 因为它是通过输入的实数显示剖面形状的。 此外在后处理中，Beam188单元非常方便， 像shell63单元一样显示应力云图；而 Beam44单元只能通过定义单元表显示梁 的弯矩，应力等。
1.船体结构模型通常可以划分成下列类型： (a) 船体梁整体模型（图1）
(b) 舱段模型（图2）
图1船体梁整体模型
图2 舱段模型
精品资料
(c) 交叉梁系模型（板架）（图 3）
(d) 肋骨框架模型（图4）
图3交叉梁系模型
• Beam44采用3次形函数，单刚为精确解，所以 划分单元时，在梁的跨度范围（即每个构件）只 用一个单元即可。所以在连续梁、刚架、板架以 及空间刚架计算中多采用Beam44单元。
• Beam188单元为Timoshenko梁－包括弯曲、 轴向、扭转和横向剪切变形，适合于剪切变形为 主的深梁和剪切变形为次的细长梁。当梁的截面 尺寸h与典型轴向尺寸L之比h/L≤1/10 时可以给 出合理的结果，因为它计及了剪切变形的影响。 如果h/L＞1/10为高腹板梁，此时需将梁的腹版 用shell63单元离散，面板用杆元link8离散（图 1-1）。
• ·梁的定位点（方向点）（图1-2）
• 定位点k在x-Z平面（也可以在x-y平面）。例： 如果给定一条线，指定了一个方向点(关键点KB)， 则沿线按一定方向生成梁单元（图1-3）
图1-2 定位点
图1-3
• §2 交叉梁系（板架）计算
• 通常采用Beam44单元（图2-1）计算。
• (1).DX1 = 0,DY1 = 0,DZ1 = 0以CG 点为节点。
(e) 局部结构模型（图5）
图4肋骨框架模型
图5局部结构模型
• 2.单元类型选取 • 舱段及整船分析主要应用板梁组合结构模型。 • 骨架采用梁单元，板采用壳单元，对于高腹板梁的腹板用
壳单元离散，面板用杆单元，支柱及撑材等用杆单元。 • 此外为处理特殊边界条件可能还需要应用一些特殊单元。 • 3.本专题我们将重点介绍舱段和整船有限元分析方法，包
船体结构有限元分析专题
•概 述
• 船体是由板梁组成的三维空间结构，是在水中漂浮的自由体，在重力 和浮力作用下处于自平衡状态。根据这些特点，进行船体结构有限元 分析时，各国船级社都有一些要求和规定。
• 我国船级社（CCS）的下列标准可供参考： • 船体结构直接计算指南（海船） • 钢质内河船舶船体结构直接计算指南（内河） • 散货船船体结构强度直接计算指南 • 油船船体结构直接计算指南 • 集装箱船结构强度直接计算指南 • 双舷侧散货船船体结构强度直接计算指南 • 应用ANSYS程序进行船体结构分析时应遵照这些指南或标准的规定，
3,0.13679,0.1,1.0e-10, • rmore, , , , , , , • rmore, , , , , , , • rmore, , ,0.2832,0.1, , • k,1,0,0,0 $k,5,0,8,0 • kfill,1,5,3 • K,6,3,2,0 • k,7,3,4,0 $k,8,3,6,0 • kgen,2,6,8,1,-6, • K,100,0,4,3*1000 • L,1,5 $L,6,9 $L,7,10
kN/m2,MU=0.3
SM A ma X x 0b
SM m IN i n0 b
图2-3
• 本例命令流文件：Gird44.dat
•
fini • /clear • /title,gird 2002/9/22 • /prep7 • /view,1,0.75,0.54,0.38 • /ang,1,-101 • et,1,beam44 • mp,ex,1,2.06e8 • R,1,0.0112,1.0e-10,0.319e-
括下列内容： • 板梁组合结构计算 • 舱段有限元分析－建模、施加边界条件、施加波浪载荷方
法 • 全船有限元分析 • 局部结构强度分析
以上内容，用ANSYS程序实现
• 第一章 板梁组合结构计算
• §1 概述
• ANSYS中梁单元类型有多种，在船体结构计算 中主要应用Beam44和Beam188单元。
• A=0.0112 m2
• Iy=0.319*e-3 m4
• TKZB1=0.13679 m
• TKZT1=0.2832 m • h/L=1/15 ,可用
Beam44计算,以CG为节 点(DZ1=0)
图2-2 叉梁系 （用kN-m 单位）
Leabharlann Baidu
• 计算要点：
• (1) 忽略IZ,IX,取IZ = 1.e-10, IX = 1.e-10 • (2) 全部板架梁都用一个定位点 K,100,0,4,3*1000 • (3) 绘纵梁弯矩图 • (4) 显示面板、带板应力 材料：E=2.06e8
• Beam44是3D带斜度的非对称梁元，节点i，j， k （ k为定位点），它的理论模型是:
• Euler-Bernolli梁－包括轴向、弯曲、扭转变形， 横向剪切变形不包括在单元公式中，即假设梁的剪 切变形被忽略。这只有当梁的截面尺寸h与典型轴 向尺寸L之比 h/L≤1/15时才能给出合理的结果。
• Rmore，DX1，DY1，DZ1，DX2，DY2， DZ2，
• Rmore，SHEARZ，SHEARY，TKZT1， TKYT1，TKZT2，TKYT2
• 剖面特性可以用ANSYS的SECTIONS计 算得到。
图2-1
• 例：计算图2-2所示 交叉梁系
• 用ANSYS中SECTION计 算，剖面特性如下：
• (2).如果忽略扭转影响，IX1可填小值， 如IX1 = 1.0e-10；如果忽略IZ1影响， IZ1可填小值，如 IZ1 = 1.0e-10。
• 注意：IX1,IZ1不能填任意值，它对结果 有影响。
• 实常数：
• R，1，Area1，,IZ1，IY1，TKZB1， TKYB1，IX1，
• Rmore，Area2，,IZ2，IY2，TKZB2， TKYB2，,IX2，如果J点剖面与I点相同 Area2，IZ2，填0或空白
图1-1
Timoshenko梁（Beam188/ Beam189）采用一次/二次形 函数，所以梁需要划分足够多的单元才能逼近真实解。
• Beam188单元可以直接输剖面尺寸而不需 输入实常数，用/eshape,1命令显示梁的 实体形状时，可显示剖面真实形状；而 Bean44单元则只能显示截面为矩形形状， 因为它是通过输入的实数显示剖面形状的。 此外在后处理中，Beam188单元非常方便， 像shell63单元一样显示应力云图；而 Beam44单元只能通过定义单元表显示梁 的弯矩，应力等。