ansysworkbench全船结构有限元分析流程

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1、本文介绍了在ANSYSWORKBENCH中进行全船结构强度分析的流程，提出了更简便的建模、分析方法，力求更快，更精确地得出结果。ANSYSWORKBENCH全船结构有限元分析流程□大连海事大学贠亚杰刘超一、建立有限元模型与ANSYS经典版相比，WORKBENCH的操作界面更加美观，建模、分析的过程更加智能化，更容易上手；但作为一个专注于有限元分析的软件，其日渐强大的建模模块（Geometry）对建立复杂的船体曲面仍显力不从心。因此需要在其他建模软件（笔者使用了SOLIDWORKS）中建立船体实体模型后导入WORKBENCH，在WORKBENCH中完成随后的建模和分析

2、工作。鉴于实体单元在计算中消耗过大的计算机内存和计算时间，本文采用概念建模（Concept）的方法将船体板定义为无厚度的壳体（SurfaceBody），将船体骨架定义为线体（LineBody），壳体和线体划分的网格类似于经典版的壳单元（Shell）和梁单元（Beam）。1、导入实体模型可采用多种方法导入，如直接将模型文件拖入WORKBENCH的ProjectSchematic（项目概图）窗口，如图1.1.1所示；也可双击启动Geometry模块后在其File菜单中选择导入命令导入。导入后的模型如图1.1.2所示；模型已冻结（Tools→Freeze），分为船体和上层

3、建筑两部分；船首指向X轴正向，船体上方指向Z轴正向。坐标原点位于船体基平面、中站面和中线面的交点处。图1.1.1导入模型图1.1.2导入后的模型1、生成舷墙（1）在中纵剖面（ZXPlane）建立草图（NewSketch），进入绘制草图模式（点TreeOutline左下角的Sketching），沿甲板边线位置绘制一条曲线；返回模型模式（点Sketching右边的Modeling），拉伸（点Extrude按钮）生成一个SurfaceBody。（2）沿甲板将船体分开：Create→Slice，在DetailView窗口SliceType选项中选择SlicebySurfac

4、e项，TargetFace选择（1）中生成的SurfaceBody，SliceTargets选项中选SelectedBodies，点选船体结构→Apply→生成（点Generate），原来的船体分成两部分，上面是舷墙部分，下面是船舱部分，如图1.2.1所示。这时（1）中生成的SurfaceBody已完成历史使命，可将其抑制（Suppress）了（注意不是把拉伸操作Extrude1而是把生成的面SurfaceBody抑制掉）。图1.2.1船体分为两部分（3）生成舷墙：选择（2）中生成的舷墙部分抽壳（Thin/Surface），在DetailView窗口Selectio

5、nType选项中选择FacetoKeep项，保留舷墙部分，设置厚度为0，生成。3、生成船体外表面本文中使用的船舶钢板厚度都是一样的，可将上层建筑与船体一起定义。倘若船体各处钢板厚度不同，计算过程中可分别定义各钢板的厚度。（1）布尔并运算：Create→Boolean，在DetailView窗口Operation选项中选择Unite项，ToolBodies选择上层建筑与第2步（2）中生成的船舱部分，生成。（2）生成船体表面：选中（1）中生成的体，抽壳（Thin/Surface），保留全部外表面，厚度设置为0。抽壳后将在图1.3.1所示的蓝色区域内产生甲板大开口，需要补

6、上去。（3）补全甲板：Concept→SurfacesFromEdges，选中图1.3.1所示蓝色线条位置处的四条边生成一个面。图1.3.1抽壳后甲板位置有开口3、在船体骨架位置处生成edges船体是一个板架结构，除了钢板之外还应该有骨架。有限元模型中骨架必须位于船体板上，以免计算时骨架与板分离造成计算结果错误。为了保证模型的骨架位于船体板上，需要在船体板（SurfacesBody）上添加边（edges），以便在边上生成骨材（LineBody）。（1）解冻：Tools→Unfreeze，选择第3步中（2）生成的船体表面，生成。解冻后如图1.4.1所示。本文采用印痕操

7、作（Imprint）在船体板上添加边，只有非冻结体才能执行该操作。图1.4.1解冻后的船体表面（2）印痕：本文采用拉伸命令（Extrude）生成印痕，所以先在中纵剖面（ZXPlane）建立草图（NewSketch），在肋骨位置上绘制一组直线，如图1.4.2所示；然后拉伸，在DetailView窗口Operation选项中选择ImprintFaces项，Direction选项选择Both-Symmetric项，Extent选项选择ThroughAll，生成。原来光滑的船体表面将出现许多线条，如图1.4.3所示。图1.4.2在肋骨位置绘制直线图1.4.3印痕后的船体