基于ANSYS的滑行艇整艇參數(shù)化有限元分析通用程序的研究.pdf

1、有限元在船舶結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，使船舶結(jié)構(gòu)分析上升到了一個(gè)新水平。利用有限元法可以相當(dāng)準(zhǔn)確并迅速的計(jì)算出船體的某種響應(yīng)特性，解決了許多過(guò)去無(wú)法解決的問(wèn)題。船體結(jié)構(gòu)的有限元計(jì)算已經(jīng)擴(kuò)展到三維艙段立體結(jié)構(gòu)計(jì)算或整艘船舶全部結(jié)構(gòu)的有限元計(jì)算，船體各細(xì)部可以真實(shí)的反映在計(jì)算中，使結(jié)構(gòu)應(yīng)力計(jì)算達(dá)到相當(dāng)?shù)木_和詳細(xì)程度。對(duì)于一些技術(shù)密集型船舶、高性能船舶、特種新型船舶，傳統(tǒng)的船舶設(shè)計(jì)規(guī)范很難滿足其設(shè)計(jì)需要，有限元方法就成為這類船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必不可少的工具。

2、 采用通用有限元軟件進(jìn)行船舶結(jié)構(gòu)分析，已經(jīng)取得了很好的效果。但仍存在著很多問(wèn)題，例如有限元建模的參數(shù)化程度不高，生成的模型不便于修改；很難進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)等等。其對(duì)于同類型的船舶，結(jié)構(gòu)形式相似，僅僅是結(jié)構(gòu)構(gòu)件幾何尺寸上的區(qū)別，如果采用常規(guī)的計(jì)算分析方式，則每一條船都需要重新建模，這樣重復(fù)的工作量將非常龐大。 鑒于以上情況，作者提出船舶有限元分析模板化的解決方案。該模板的主要原理是先運(yùn)用ANSYS二次開發(fā)語(yǔ)言APDL實(shí)現(xiàn)船舶結(jié)

3、構(gòu)的參數(shù)化有限元建模計(jì)算，然后利用可視化編程語(yǔ)言VC＋＋提供的界面接口對(duì)各參數(shù)和ANSYS進(jìn)行集成，封裝，形成通用的有限元計(jì)算分析程序。這樣就可以使復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，節(jié)約大量的工作時(shí)間，并且可以獲得很好的精度；也能進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 本文的研究方法如下： 1.針對(duì)船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核中有限元計(jì)算的快速性和便捷性要求，將參數(shù)化有限元的思想引入船舶結(jié)構(gòu)計(jì)算中，通過(guò)控制參數(shù)（幾何參數(shù)，材料屬性參數(shù)，實(shí)常數(shù)參數(shù)，載荷邊界參數(shù)

4、，網(wǎng)格控制參數(shù)，求解參數(shù)）控制生成有限元模型，并且求解。生成整個(gè)的計(jì)算核心：APDL程序模塊。 說(shuō)明：船體實(shí)體模型生成，網(wǎng)格劃分，邊界條件都依照相關(guān)規(guī)范以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和穩(wěn)定條件。 2.利用VC++設(shè)計(jì)友好的參數(shù)輸入界面，根據(jù)用戶輸入的數(shù)值修改APDL程序模塊參數(shù). 3.利用Windows的進(jìn)程通信機(jī)制，建立基于消息的控制中心，實(shí)現(xiàn)與ANSYS的數(shù)據(jù)傳遞。包括啟動(dòng)ANSYS執(zhí)行提交的計(jì)算模塊，以及后處理階段根據(jù)需要對(duì)

5、ANSYS結(jié)果文件的提取等。以求達(dá)到建模、計(jì)算、后處理分析的全程參數(shù)化控制。 4．利用開發(fā)的參數(shù)化計(jì)算程序?qū)σ活愪撡|(zhì)滑行艇進(jìn)行實(shí)例計(jì)算。將結(jié)果與《滑行艇艇體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算規(guī)則》中程序計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，檢驗(yàn)其可行性。 本文從工程實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā)，以通用有限元分析軟件為平臺(tái)，運(yùn)用參數(shù)化分析方式開發(fā)了針對(duì)滑行艇的有限元計(jì)算通用程序。該程序可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)建模，自動(dòng)加載，自動(dòng)輸出計(jì)算結(jié)果的功能。通過(guò)實(shí)際模型計(jì)算驗(yàn)證了該程序的可靠性，