58米甲板駁總縱強度直接計算【文獻綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)設計文獻綜述</b></p><p><b>　　船舶與海洋工程</b></p><p>　　58米甲板駁總縱強度直接計算</p><p>　　摘要：在船體結構的方面安全性問題越來越得到重視。至于如何精確地計算船體的總縱極限強度,已經成為船舶安全性和生命力的關鍵。 長期以來,人們一直致力于

2、開發(fā)各種極限強度的求解方法,一種計算船體總縱極限強度的方法即非線性有限元法隨著計算機軟硬件飛速發(fā)展而得到廣泛的應用。該方法很好的考慮了影響船體總縱極限強度的一些敏感因素,例如材料的彈塑性屬性、單元的幾何非線性行為以及單元的屈曲強度和后屈曲強度。</p><p>　　關鍵字：船體 有限元 強度</p><p><b>　　1 發(fā)展歷史 　</b></p&

3、gt;<p>　　有限元的概念早在幾個世紀前就已產生并得到了應用。有限元法最初被稱為矩陣近似方法，應用于航空器的結構強度計算，并由于其方便性、實用性和有效性而引起從事力學研究的科學家的濃厚興趣。經過短短數(shù)十年的努力，隨著計算機技術的快速發(fā)展和普及，有限元方法迅速從結構工程強度分析計算擴展到幾乎所有的科學技術領域，成為一種豐富多彩、應用廣泛并且實用高效的數(shù)值分析方法[1]。</p><p>　　前處理

4、技術伴隨著有限元技術的發(fā)展而發(fā)展.最早的有限元網格自動剖分出現(xiàn)于70年代初.首先在待解子域中隨機生成節(jié)點，將其連接起來形成三角形單元.用Delaunay算法可獲得性能優(yōu)良、形狀最佳的三角形單元.因而頗受歡迎，成為三角形單元自動剖分的主要方法.</p><p>　　映射法也是早期出現(xiàn)的較優(yōu)秀的方法，如保角映射法 、拉普拉斯映射法、等參映射法、超限映射法和近幾年在國內出現(xiàn)的模板法。映射法需要準備大量的數(shù)據(jù)，只能算是半

5、自動方法，但由于概念明確、方法簡單、單元性能較好，對規(guī)則均一的區(qū)域，適用性很強，所以得到了較大的發(fā)展，并一度成為商用軟件的主要方法[2]。</p><p>　　此外，還有遞歸分解法 (又稱拓撲分解法）、四分法、Paving法和前沿(front)法，以及由前沿法改進而形成的行波(advancingfront)法等均能生成質量較高的單元[3]。</p><p>　　三角形單元精度比四邊形單元低

6、但對邊界的適應性強，應用廣泛。在四邊形單元生成法中[4]，除了映射法、四分法和Paving法外，合成法生成的四邊形單元具有較高的質量。 </p><p><b>　　2 現(xiàn)狀 　</b></p><p>　　近年來隨著計算機技術的普及和計算速度的不斷提高[5],有限元分析在工程設計和分析中得到了越來越廣泛的重視，已經成為解決復雜的工程分析計算問題的有效途 徑

7、，現(xiàn)在從汽車到航天飛機幾乎所有的設計制造都已離不開有限元分析計算，其在機械制造、材料加工、航空航天、汽車、土木建筑、電子電器，國防軍工，船舶， 鐵道，石化，能源，科學研究等各個領域的廣泛使用已使設計水平發(fā)生了質的飛躍，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：</p><p>　?。?）增加產品和工程的可靠性； </p><p>　?。?）在產品的設計階段發(fā)現(xiàn)潛在的問題；</p><p&

8、gt;　?。?）經過分析計算，采用優(yōu)化設計方案，降低原材料成本；</p><p>　?。?）縮短產品投向市場的時間；</p><p>　?。?）模擬試驗方案，減少試驗次數(shù)，從而減少試驗經費。</p><p>　　從現(xiàn)今的國際上的CAE軟件的發(fā)展情況，能看出有限元分析的以下幾部分發(fā)展趨勢。 </p><p>　　（1）與CAD軟件的無縫集成[6

9、]</p><p>　　當今有限元分析軟件的一個發(fā)展趨勢是與通用CAD軟件的集成使用，即在用CAD軟件完成部件和零件的造型設計后，能直接將模型傳送到CAE軟件中進行有限 元網格劃分并進行分析計算，如果分析的結果不滿足設計要求則重新進行設計和分析，直到滿意為止，從而極大地提高了設計水平和效率。</p><p>　?。?）更為強大的網格處理能力</p><p>　　有限

10、元法求解問題的基本過程主要包括：分析對象的離散化、有限元求解、計算結果的后處理三部分。由于結構離散后的網格質量直接影響到求解時間及求解結果的 正確性與否，近年來各軟件開發(fā)商都加大了其在網格處理方面的投入，使網格生成的質量和效率都有了很大的提高，但在有些方面卻一直沒有得到改進，如對三維實 體模型進行自動六面體網格劃分和根據(jù)求解結果對模型進行自適應網格劃分，除了個別商業(yè)軟件做得較好外，大多數(shù)分析軟件仍然沒有此功能。</p>&

11、lt;p>　?。?）由求解線性問題發(fā)展到求解非線性問題</p><p>　　隨著科學技術的發(fā)展，線性理論已經遠遠不能滿足設計的要求，許多工程問題如材料的破壞與失效、裂紋擴展等僅靠線性理論根本不能解決，必須進行非線性分析求解。非線性問題的求解是很復雜的，它不僅涉及到很多專門的數(shù)學問題，還必須掌握一定的理論知識和求解技巧，學習起來也較為困難。為此國外一些公司花費了大量的人力和物力開發(fā)非線性求解分析軟件。<

12、/p><p>　?。?）由單一結構場求解發(fā)展到耦合場問題的求解</p><p>　　有限元分析方法最早應用于航空航天領域，主要用來求解線性結構問題，實踐證明這是一種非常有效的數(shù)值分析方法。而且從理論上也已經證明，只要用于離散求解 對象的單元足夠小，所得的解就可足夠逼近于精確值?，F(xiàn)在用于求解結構線性問題的有限元方法和軟件已經比較成熟，發(fā)展方向是結構非線性、流體動力學和耦合場問題的求解。</

13、p><p>　?。?）程序面向用戶的開放性</p><p>　　隨著商業(yè)化的提高，各軟件開發(fā)商為了擴大自己的市場份額，滿足用戶的需求，在軟件的功能、易用性等方面花費了大量的投資，但由于用戶的要求千差萬別，不管 他們怎樣努力也不可能滿足所有用戶的要求，因此必須給用戶一個開放的環(huán)境，允許用戶根據(jù)自己的實際情況對軟件進行擴充，包括用戶自定義單元特性、用戶自定 義材料本構（結構本構、熱本構、流體本構）

14、、用戶自定義流場邊界條件、用戶自定義結構斷裂判據(jù)和裂紋擴展規(guī)律等等。</p><p><b>　　總結</b></p><p>　　當前，速度不再是人們最擔心的問題，減輕手工勞動和提高計算精度便成了當然的發(fā)展趨勢，有限元技術發(fā)展將主要朝以下幾個方向發(fā)展。</p><p>　　（1）前處理將朝著多媒體化方向發(fā)展。計算機具有高效快速和完美的圖形處理

15、能力，有限元的前后處理由計算機自動完成并全過程可視化是當今有限元技術的標志之一，這在目前的一些商用軟件中已得到實現(xiàn)。多媒體化將是有限元前處理技術利用現(xiàn)代計算機技術的新的發(fā)展趨勢之一。</p><p>　　（2）前處理將朝著智能化方向發(fā)展。一是網格生成要體現(xiàn)人的意志，充分利用以往人工剖分經驗和要求，盡量實現(xiàn)理想的網格劃分。另一方面，仿真計算技術要求前處理技術模擬工程技術中的各種問題，如施工過程、施工優(yōu)化等。這必將導

16、致前處理技術進一步發(fā)展。</p><p>　　（3）提高計算精度將是有限元技術發(fā)展的另一重大任務。在前處理技術中這包含兩個方面的意義。一方面是提高網格精度。網格精度直接影響到有限元計算精度。各種方法自動生成的網格單元受其邊界條件制約較大。盡管可以通過單元光滑法和單元修正技術進行調整，但在復雜區(qū)域和復雜邊界時這是有限的。因此如何進一步提高生成單元的精度仍是前處理課題之一。另一方面是自適應有限元技術。自適應算法中通過

17、自動加密網格來提高計算精度。這種算法有效而且收斂快，在各個領域內自適應算法將會有較大的發(fā)展。其主要問題在于如何進行誤差估算，這對于各個領域中的不同問題是不一樣的。這也是目前有限元前處理技術發(fā)展的主要方向之一。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　王利永．船舶結構強度全船有限元計算研究[D]．武漢：武漢理工大學，2006：8～114．<

18、;/p><p>　　張延輝．船體結構強度直接計算中載荷平衡方法研究[D]．武漢：武漢理工大學，2006：6～58．</p><p>　　劉兵山，黃聰．Patran 從入門到精通[M]．北京：中國水利出版社，2003：1～386．</p><p>　　王勖成，劭敏．有限單元法基本原理和數(shù)值方法[M]．清華大學出版社，1997:１～10．</p><p&