船舶结构有限元模型局部修正方法研究-论文.pdf

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1、第43卷第4期船海工程Vo1．43No．42014年8月SHIP＆OCEANENGINEERINGAug．2014DOI：10．3963／j．issn．1671—7953．2014．04．012船舶结构有限元模型局部修正方法研究单威俊，许方’，陈坤坤，蔡忠云，刘5K,JII(1．中国船舶科学研究中心，江苏无锡214082；2．中国船级社，北京100007)摘要：为了实现船舶结构有限元模型中开孔和趾端的快速建模，针对有限元网格的局部区域细化方法，基于Patran平台设计开发参数化建模程序。实测证明，该程序能够快速准确地创建开孑L和趾端，在一定程度上减轻审罔验船人员的繁琐重复劳动，提高审图效

2、率。关键词：Patran二次开发；开孔；趾端；参数化建模中图分类号：U661．43文献标志码：A文章编号：1671-7953(2014)04-0055-06船体结构强度的有限元校核多采用平行中体确地创建开孑L和趾端，提高审图验船人员的分析区域的舱段模型。在进行舱段的有限元计算效率显得尤为重要。后，需要对某些关键部件或区域使用更精细的网1程序框架格进行再次分析，而设计单位送审的模型，一般不考虑细部特征的建模，如开孑L、趾端等。验船师在针对开孔的创建方法、趾端细化以及局部建进行规范校核时，通常的做法是根据初次计算的模展开讨论，所提及的开~Lg,J建基于局部细化后应力结果，筛选出需要进行开孑L

3、和趾端细化建模的模型l3J。根据设置的开孑L和趾端的位置、尺寸的区域，依据图纸，在模型中手工创建开孔和趾端参数等信息，在已有的船体结构有限元模型上完并细化，再进行细化后的规范校核。这种方法适成开孑L的创建和趾端的局部细化和修正；将研究合针对典型区域的规范验证，但随着HCSR规范的成果基于Patran平台，利用PCL语言编程进的即将生效，对细化网格的质量要求更加严行验证，并作为独立的工具功能模块，纳入到CCS格，规范中要求校核的开孑L区域和趾端数量也有的HCSR规范校核软件体系中。程序框架见所增加。对有限元模型进行手工局部修正的方式图1已经不适合新规范体系校核的需求。此前依据CSR规范，讨

4、论过基于结构有限元模型进行开孔的方法，实现了借助硬点、硬线结合趾端建帧撒种的方法创建“双圆弧形”开口，某种程度上圃圃固解决了工程实际中对典型区域抽样校核的需要。圈圃圃圃但是随着新规范的生效，开孔类型并不局限于双(==函圆弧形一种，需要校核的开孑L区域范围增多，并且对于趾端的细化和局部修正也有了明确的要求，因此原系统已不能适应新的规范体系。所以，开发改良开孑L细化以及趾端细化修正工具，能够准收稿日期：2014—01—20图1程序框架修回日期：2014—03—03基金项目：上海市科学技术委员会资助2开孔(12231203700)第一作者简介：单威俊(1982一)，男，硕十，工程师开孔分为4种

5、常用类型，分别为双圆弧形、导研究方向：CAE／CAD软件开发角形、圆形和方形，多出现在双层底实肋板和双壳E-mail：shanwj@cssrc．corn．cn垂直桁，见图2。55第4期船海T程第43卷图2开孔类型和位置EIelneltsize≤50inIllx50mll1参数设置界面及参数说明以及双圆弧形示例图4规范中的开孑L图示见冈3、表1。界面中给出规范巾的开孔示意图，并标注相应参数。根据开孔类型不同，界面示意图及参数项做相应的切换。图5网格细化2．1双圆弧形双圆弧形开孔即是两端为两个等半径的圆弧，形状似足球场。创建步骤为确定开孔范围，创建辅助建模特征及创建开孔处细化单元。开孑L范围

6、确定方法如下。I)双圆弧的一个圆弧圆心作为参考坐标系0的原点。2)图6中开孑L区域①为局部坐标系0中，坐标[l，yl，0H1一，yl一，0]覆盖的矩形区域；l=l(1，2=f—r(I)●23abYl=ho／2，Y2=h／2(2)¨¨JJ．Jl=一r，2一=一r一2A(3)扎扎孔戏lx缘边渡过线弧球轮霸y1一=一0／2，Y2一=一0／2—2A(4)i蔓线图3开孔功能界面E表l开孔参数符号对照表符号说明O开孔所在平面的局部坐标＼、、——一／D，0开孑L中心，Node或坐标[XYz]1r两端半圆弧的半径图6双圆弧形开孔h0开孑L的高度值10开孔的长度值，10要求大于h03)开孑L边缘区域②为局

7、部坐标系O巾，坐标h开孑L区域的高度值[1+A，Y1+△，0][1一△，Yl一一△，0]覆盖1开孔区域的长度值的矩形区域扣除区域①；规范中要求开孑L区域的本文研究的开孑L和趾端建模方法，均基于细网格需要细化到50×50，开孑L边缘两圈单元均匀化后网格创建，细化方法可利用独立的通用网格并尽量不使用_一角形单元，因此，取△=100。细化方法，将网格细化至100mm×100mm以4)开孔过渡区域③为局部坐标系0中，坐标内，开孔区域不能有构