船体结构有限元分析专题
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 $L,8,11
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)
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 kN/m2,MU=0.3
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:
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
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。
·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-ห้องสมุดไป่ตู้)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
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 )。
,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
(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
SMAX max 0 b
SMIN min 0 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-
(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
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。
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。