基于CAD模型的船舶有限元建模方法

基于NX的三维CAD/CAE通用集成平台,提出一种基于CAD模型快速生成船舶结构有限元网格的方法,在CAD环境中将船舶中相交结构进行分割,建立相邻边的匹配关系,将CAD模型转换成多面体模型,在多面体模型中实现相交板架的缝合操作,最后生成有限元网格模型。以实际船舶模型为例进行测试,结果表明,该方法可以实现CAD模型与网格模型的自动关联,CAD曲面修改时网格模型可以自动更新,可有效提高网格的生成效率。     

船舶有限元网格自动生成技术研究

在进行船舶有限元分析时,先在CAD软件中进行船舶模型设计,然后再将该模型导入到CAE软件中进行有限元分析求解是一种非常实用的方法.但这一方法需要将CAD模型转换为CAE有限元网格模型,它包括网格的自动划分、网格修补和网格细化.本文根据船舶有限元分析的特点,介绍了网格自动划分的主要算法,提出了一种改进的铺设算法以实现船舶有限元网格的自动生成.并分别讨论了网格修补和网格细化自动实现的思路.     

基于NX的船舶CAD/CAE模型预处理

为了提高有限元建模效率,基于NX的CAD/CAE设计分析一体化的优势,将CAD船舶模型快速高效地转换为可用来划分网格的CAE模型,提出基于NX的船舶CAD/CAE模型预处理设计方案,测试表明,方案切实可行,有一定实用性。     

基于CATIA V6的船舶结构有限元网格方法

CATIA作为一款通用的工业设计软件,在许多制造行业得到了广泛的应用。随着V6版本较之V5版本进一步的提升了结构模型转换FEM平面单元的能力,CATIA目前已能够实现船体结构模型直接生成有限元网格。通过深入应用CATIA V6,依靠软件强大的三维建模功能,能够极大的减少船体结构划分有限元网格工作的工时。同时利用关联设计复用以往模型,进一步提高FEM模型的生成效率。甚至能够为实现船舶结构设计CAD/CAE一体化的目标提供了具有可行性的研究路径。因而本文通过分析CATIA软件生成有限元网格机制,结合船舶结构有限元分析对生成网格的要求特点,确定了具有实践性的结构建模与网格划分方法。最后通过实践案例予以验证,结合网格质量检查与优劣势分析,基于CATIA平台为船舶结构快速生成有限元网格提供了一种较为高效的方法。     

基于中间平台的船舶CAD/CAE模型转换研究

如何提高有限元分析的前处理效率,一直是从事结构分析的工程师关注的问题.本文针对船舶CAD/CAE等为异构系统的特点,以中间平台为载体,研究如何将三维模型快速、高效地传输到有限元分析系统中,提出了一种船舶结构有限元模型快速生成的方法.基于该方法,按照面向对象的思想,开发了CAD/CAE模型数据转换中间平台FEMCS系统.     

基于NX的船舶有限元前处理系统研究

以NX的CAD/CAE集成平台为基础,并利用其提供的二次开发技术实现船舶有限元的前处理系统。基于已完成的船舶设计系统,首先将设计模型转换成简化模型,并进行简化;然后简化模型转化成多面体模型,并进行相关的几何清理;最后使用自动化的网格剖分器生成有限元网格,并赋予单元属性。以一艘散货船为例,利用该系统进行三舱段建模,生成了理想化的网格。测试表明:系统可以满足船舶有限元建模的需求,同时有效提高建模的效率。     

基于SIMP拓扑优化理论的结构概念设计研究

为了探讨机床结构概念设计问题,并提供符合工程实际的、用于概念设计阶段的机床结构设计方法,文中将拓扑优化方法与有限元结合应用于结构概念设计进行了研究。以UG作为CAD造型平台,以ANSYS作为CAE有限元建模和分析平台,采用SIMP(Solid Isotropic Material with Penalization)拓扑优化理论建立数学模型,并应用改进的启发式拓扑优化准则算法进行数学模型的求解,得到经过拓扑优化的结构概念设计的方案模型。文中将拓扑优化方法与CAD/CAE系统进行集成应用于解决船舶舵叶连接法兰面加工专机的升降台的拓扑结构优化。优化结果为结构详细设计阶段的形状优化和截面优化提供设计优化区域和原型。从结构概念设计的结果看出,其优化设计过程较稳定、有效,能够满足工程上概念设计的需要。     

船舶CAD／CAE系统面向对象数据库的开发

针对关系型数据库在处理船舶设计复杂工程数据方面的不足,提出了采用面向对象数据库构建船舶设计数据管理系统基础平台的优越性,系统地介绍了船舶CAD/CAE系统面向对象数据库的设计及在Oracle 10g数据库上的实现方法,基于对象,关系数据库Oracle 10g采用JSP技术建立了B/S结构的船舶CAD/CAE数据管理系统为船舶CAD/CAE数据在Web上交互、共享和存储提供了一种有效途径.     

船舶耐碰撞结构设计有限元分析研究

为了提高船舶机械结构强度,从而提高船舶的耐碰撞能力,提出一种基于有限元分析的船舶耐碰撞结构设计方法。在CAD/CAM平台上进行船舶耐碰撞疲劳损伤结构分析,采用连续体模型分割方法进行船舶的机械结构强度分解,结合有限元分析方法进行船舶耐碰撞应力结构分析,以屈服强度和船舶荷载强度为测试约束指标参量,进行结构强度的力学分解,在有限元仿真软件中进行应力评估,实现船舶结构优化设计。测试结果表明,采用该方法进行船舶耐碰撞结构设计,对船舶的结构力学分析结构准确度较高,船舶的结构强度得到增强,耐碰撞性能提高。     

应用FastCAM软件的船舶三维可视化模型构建

针对当前船舶三维可视化模型,由于计算机软件的局限性,导致船舶绘制过程中出现CAD零件图编辑处理效率和代码转换效率低的问题,提出了应用FastCAM软件的船舶三维可视化模型构建研究。利用STEP数据交换标准,管理船舶数据及其关系,设置船舶三维可视化模型输入数据,应用FastCAM软件,清除与压缩船舶绘制DXF/DWG文件,自动编程船舶轮廓并转换编程代码,桥接多个零件实现连续切割。叠加未变形网格图和变形网格图,三维可视化显示船舶位移里程与数据滤波,实现船舶三维可视化模型构建。实验结果表明,与当前模型相比,构建模型的CAD零件图编辑处理效率和代码转换效率数值较大,能够有效提高CAD零件图编辑处理和代码转换效率。     

船舶智能结构压电分析Patran/Nastran开发及应用

针对船舶智能结构控制的需要,对大型通用软件Patran/Nastran进行了二次功能开发,实现了该结构分析软件的压电分析功能,并进行了船舶智能结构的振动控制研究.利用层合板湿热本构方程和压电本构方程的相似性,基于通用有限元软件Patran/Nastran中的湿热分析功能,利用Patran Command Language(PCL)语言,进行软件二次开发,在Patran/Nastran软件中开发了压电结构分析功能,并建立了方便友好的压电结构分析用户界面.应用所开发的功能,进行了船舶压电智能结构静力学分析的研究,并用算例验证了其可行性.从本文的算例中可以看出,无论是采用体单元还是壳单元对模型进行有限元网格划分,所开发的压电分析功能均能很好实现.本文研究成果可为船舶智能结构研究提供分析工具和理论参考价值.     

船舶尾轴系统固有振动特性分析

采用CAD/CAE综合分析方法,建立了模态分析的数学模型,结合I-DEAS和HyperMesh软件的辅助建模和网格划分功能,在ANSYS中分析了某船舶尾轴系统不同转速时的结构固有振动特性,总结出模态频率受旋转软化效应和应力刚化效应影响随转速变化的规律.     

基于有限元分析的船舶结构设计

采用Ansys有限元分析平台构建全船模型,通过插值和网格划分2种方法划分模型网格,并在不同载荷情况下,通过3种力学方程模拟和校核船舶模型的抗损程度以及承载强度,分析船舶结构性能,完成船舶模型结构尺寸优化.结果显示:该方法能够获取不同载荷下船舶不同结构部位的应力分布结果,不同载荷下,船舶首部舱段结构和甲板支撑结构发生显著...     

基于参数化模型的船舶圆柱売结构声学优化分析方法

复杂圆柱壳结构是船舶结构的主要形式,建立其快速声学优化分析方法对促进船舶结构声学设计, 实现“分析驱动设计”理念具有重要价值。基于隐式参数化建模方法,建立船舶复杂圆柱壳结构参数化模型库,提出基于参数化模型的船舶圆柱壳结构声学优化分析方法,解决了分析流程中数据自动传输、软件调用和变量控制等问题。算例结果表明所提方法是合理的,初步满足船舶复杂圆柱壳结构声学优化设计需求。     

某型燃气轮机低压压气机转子模态及动力学分析

采用CAD/CAE综合分析方法,基于实体模型,应用网格划分软件Hypermesh,建立某型燃气轮机低压压气机转子的有限元模型.利用数值仿真软件求解转子的固有频率和弯曲振型、临界转速以及稳态不平衡响应.计算结果表明转子具有良好的整体结构刚度,一阶临界转速安全系数合理.动力学分析结果表明,在压气机的设计及制造工艺中需要对转子第4级的平衡工作以及此处附近转鼓的结构强度给予一定重视.     

船舶薄壁结构噪声优化研究

为减少船舶薄壁结构噪声强度,以某船舶薄壁连接结构为研究对象,基于有限单元法建立薄壁结构噪声有限元模型。将薄壁结构自适应加筋理论与噪声有限元模型相结合,基于matlab软件对薄壁结构噪声模型进行遗传优化。计算结果表明,该方法能够有效减少结构噪声,并且优化得出的结构外形简单易于加工制造。     

网格变形技术在船用克令吊结构优化设计中的应用

随着计算机技术的不断发展和完善,以计算机辅助工程(Computer Aided Engineering,CAE)为基础的船舶结构优化技术逐渐成为行业内的研究重点。在工程优化中,与传统优化技术相比,形状优化的潜力非常巨大。本文研究网格变形技术,并将该技术引入形状优化算法中,提出基于Kriging近似模型的多目标优化算法。     

海洋结构与船舶有限元模型空间识别方法

海洋结构物与船舶进行结构强度有限元规范校核时,需要从网格数量庞大的模型中分离出空间单元,采用纯手工方式提取,操作繁琐,耗时且易漏选、错选。针对此问题本文以船舶为例,对有限元模型空间识别方法进行探索,提出"切分拼接"的方法。研究表明:先利用模型中的自由边对内部结构单元进行过滤,然后根据结构相交对模型进行切分,最后依据一定的规则将切分出来的面拼接成舱室空间的方法,能够为编程实现船舶与海洋结构物空间自动识别提供可行的方法。     

基于ANSYS的复合材料帽型骨材结构优化及等效研究

建立无芯材、含PUR芯材、PVC芯材三种结构的复合材料帽型骨材有限元模型,分别采用梁单元和壳单元模拟帽型骨材加筋梁,在满足相应的约束条件下,对帽型骨材加筋板结构的有限元模型进行优化分析。结果表明,对于局部结构的有限元模型,骨材中的PUR和PVC泡沫芯材可以不计;建立整船模型时可用梁单元代替壳单元模拟帽型骨材加筋梁;运用ANSYS的APDL语言编程进行帽型骨材加筋板架优化分析,实现了目标最优。     

大型油船阶梯式尾部型式振动特性研究

针对阶梯式尾部设计的318 000 DWT大型油船振动问题,建立全船结构三维粗网格有限元模型,讨论粗网格模型对船舶刚度的影响,并分析其在船舶振动分析过程中的适用性和可行性。基于船体动力特性分析研究了阶梯式尾部设计方案对全船以及上层建筑振动特性的影响。相关研究结论对今后的船舶尾部结构优化设计具有指导性意义。