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摘要:为了对船舶动力学研究结果进行应用,选择铰链接头这个船舶之中的典型结构作为切入点加以研究,结合已知的板壳有限元理论,构建起相应的有限元模型。最终用其与惯性释放计算理论加以结合,计算出船舶的铰链结构动力学特性。通过分析计算结果发现,如果不考虑结构比较复杂的边界条件,还可以通过惯性释放技术,将结构动力学特性有效计算出来。
关键词:船体结构设计;惯性释放;壳板理论
船舶航行期间,所有的结构都会呈现为一种自由的状态,这也说明船体并没有受到水流的约束,为了能够得到船舶动力学的响应,我们一方面,可以选择水流里面一些荷载当量来作为外载荷,并且对于船身予以加载。另外,我们还可以结合有限元的方法,对于船舶之中各个结构的有限元模型加以构建,并且还要结合惯性释放原理,准确的计算动力学响应。我们分析惯性释放原理,可以认为其属于一种迭代计算的方法,在迭代计算的每个环节之中,可以结合外界荷载的大小,以及结构的质量分布情况,对于应力控制方程予以不断的修正,通过这样使我们可以在不考虑约束边界的情况之下,把结构的任意响应准确计算出来。如上文所述,本文采用的研究对象是铰链接头结构,属于船舶之中一种典型的结构类型。
一、惯性释放的概述
因为船舶在行进的过程之中会受到多种多样的外荷载,为了将其动力学特性获取出来,我们常常需要进行极为复杂的力学转换,转换的过程之中很有可能出现一些计算误差,这样就会直接影响了计算结果的准确性。其计算过程中主要是把平衡微分方程,当成多个迭代步,通过这样进行修正计算,在各个迭代环节之中,不断的进行结构惯性载荷的修正,并且应用形函数将其向荷载列向量之中进行投影,经过反复的计算,得到一个科学和精确的解。所以,在计算船舶结构力学期间,这个方法拥有很大的实际意义。
惯性释放计算原理应用期间,主要是通过对自平衡微分方程进行构造,其中载荷向量如下图所示:
随后又应用parasolid数据格式将构建起来的三维几何结构向着hypermesh环境进行交换,并且进行网格离散的处理。为了使计算的精度得到保障,本文之中所应用的是4节点的四边形壳单元来离散空间,由此极大的提高了形函数所具有的精确性。我们通过图2可以发现网格离散之中,应用4节点四边形网格,可以和实际几何空间的结构极为相似,而且划分的效果也比较理想。
根据有限元板壳理论编程进行求解,我们可以求取出图3所示的,有关于船舶铰链接头的结构动力特性的计算结果。通过图3我们还可以发现,如果不考虑复杂边界条件的话,我们还可以使用惯性释放技术,把结构动力特性便捷有效的获取出来。
三、结束语
本文研究过程中为了获取到船舶动力学的响应,而选择了船舶之中铰链接头这个比较典型的结构作为研究对象,结合板壳有限元的理论,对其有限元模型加以构建,并且有效的结合惯性释放计算理论。并且通过公式证明了该原理应用过程确实能够取得良好的效果,希望能为阅读本文的相关人员提供一些经验参考。
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