关于船体几何模型从 CATIA 到 MSC ．Patran 的转换-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．1671-7953．2014．04．004关于船体几何模型从CATIA到MSC．Patran的转换向林浩(中国船级社，北京100007)摘要：介绍对CATIA几何模型进行规范化处理，利用CATIACAE划分网格及优化、提取网格属性及分组信息后转换到MSC．Patran中的方法。以1艘30万t超大型油船(VLCC)舱段结构的CATIA几何模型为例，成功进行转换及计算。验证表明：转换后的信息完整，无需二次加工；该方法可操作性和实用性强

2、，且适用于船体结构复杂的板梁模型。关键词：CATIA；MSC．Partran；船体结构；有限元分析中图分类号：U661．42；TP391．7文献标志码：B文章编号：1671-7953(2014)04-0021-04CATIA(computeraidedthree-dimensionalin-的有限元网格模型做修改、编辑，其网格属性、材terfaceapplication)是法国达索(DassauhSystem)料也不会丢失；有限元网格模型能随几何模型的公司开发的集CAD／CAM／CAE于一体的三维设改变而快速更新，相应的属性及材料信息能自动计系统，在机械、电子、航空、航天和汽车等

3、行业获关联到有限元网格模型；有限元分析结果能自动得了广泛应用。越来越多的用户选择将CAT—地反映到几何模型；几何模型更新时，定义在网格IA应用在船舶造型和设计领域。MSC．Patran最上的边界条件无需再定义即可自动更新。早由美国宇航局(NASA)倡导开发，是工业领域因此，从CATIA到MSC．Patran的船体几何最著名的并行框架式有限元前后处理器，其开放模型转换及结构有限元分析显得更为重要。式、多功能的体系结构可将工程设计、工程分析、2基于CATIAV5CAE的解决方案结果评估、用户化设计和交互图形界面集于一身，构成一个完整的CAE集成环境J。在船舶领域，2．1各种实现方案介

4、绍针对船体结构的有限元分析普遍采用MSC．Pat—从CAD模型转换到CAE模型，有4种实现ran／Nastran作为前后处理器／求解器。随着CAI．方案，见图1。TA的普遍应用，如何将在CATIA中建立的船体CATIASFD其它CAD结构几何模型有效地应用到MSC．Patran中有很强的现实意义。方案四Ds可视化环境CATACAE1CATIACAE的技术特点方案案二＼∥’r方案V在现有通用有限元软件中，几何模型与有限CATIA求解器第三方求解器其它前处理元网格模型不映射关联，几何模型修改后则需重新划分形成新的有限元网格模型。第三方求解器CATIACAE能将几何模型和有限元网格模型

5、一直保持对应关系：由于几何模型与有限元网．图1从CAD到CAE的实现方案格模型的映射关联，可以随意对几何模型所映射方案一。CATIA内部的实现方法，可满足快速整体评估分析对象。．一方案二。CATIACAE调用第三方求解器的收稿日期：2014—03—11修回日期：2014—04一o4方法，是针对特殊专业的分析要求。第一作者简介：向林浩(1982一)，男，硕士，工程师方案三。结合应用行业的有限元分析现状，研究方向：海事服务产品研发及结构有限元直接计算转入其它前处理器的方案，充分利用已有CAD模E-mail：lhxiang@COS．org．cn型，保持CAD几何模型与CAE模型的关联，

6、兼顾21第4期船海工程第43卷特殊专业的现状，将几何模型在CATIACAE中划分网格后转换到其他前处理器中。方案四。将其它CAD建模软件建立的几何模型转入到其它CAE软件前处理器。2．2从CATIA转换至MSC．Patran的实现方案由于CATIA在船舶设计时所建立的几何模型与实际船体结构在结构布置、板缝分割、构件端部等方面完全一致，而船体结构有限元分析中的网格模型则在上述方面进行了简化。同时，考虑到中同船级社在规范研究与审图计算中的有限元强度评估使用MSC．Patran／Nastran作为前后处理器／求解器，并基于此开发了一系列相应的应用程序。冈此，针对方案三进行研究。实现方案

7、见图2。a)1坚b)悭JII图4型材端部调整示意3)趾端简化。大部分的趾端采用软趾设计，具有特殊形式，且趾部及腹板加强筋的端点位置不与相邻构件对齐，如果不进行简化，将会引起其趾部网格畸形、网格间难以协调以及对应位置板材网格不理想。所以趾部及腹板需要按就近原则处理，使其与相邻构件对齐。见图5。图2从CATIA转换至MSC．Patran的实现流程3转换的方法与步骤图5趾端简化示意3．1几何模型的规范化处理4)开孔形状调整。大开孔的倒角及边界未为了满足船体结构有限元分析的要求，需要与最