隨著船舶工業(yè)的快速發(fā)展，船舶型式也逐漸向著大型化和專業(yè)化轉(zhuǎn)變。各國的船級社都針對船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計開發(fā)出自己的結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件，這些軟件具有從船舶結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計到構(gòu)件強度校核等一系列功能。但這些軟件都是針對各種成熟船型，不能完全滿足那些特殊用途的特種船舶（例如雙體船、小水線面船舶等）的設(shè)計與強度校核的需要。因此，在對這些特殊船型船舶進行結(jié)構(gòu)強度計算和動態(tài)特性分析時，往往求助于其他更為成熟的、結(jié)果能夠得到專家認可的通用有限元分析軟件。

MSC.Patran是工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛的有限元前、后處理軟件，是一個開放式、多功能的三維MCAE軟件包，具有集工程設(shè)計、工程分析、和結(jié)果評估功能于一體的、交互圖形界面的CAE集成環(huán)境，可為多個解算器提供實體建模、網(wǎng)格劃分、分析設(shè)置及后處理，其中包括 MSC Nastran、Marc、Abaqus、LS-DYNA、ANSYS 及 Pam-Crash。

因其方便快捷的前后處理功能，與其相連的有限元解算器 MSC.Nastran功能的全面性、求解問題結(jié)果的準(zhǔn)確性，得到了許多設(shè)計單位的青睞，成為進行船舶整船結(jié)構(gòu)設(shè)計與強度校核的有力的輔助工具。采用 MSC.Patran 系列軟件進行船舶結(jié)構(gòu)的設(shè)計與強度校核時，首要問題是對目標(biāo)結(jié)構(gòu)進行合理的有限元模型化。船舶結(jié)構(gòu)是大型的板－梁復(fù)合結(jié)構(gòu)，為了保證船舶特別是特殊用途船舶的整體性能，許多船舶具有比較特殊的外觀結(jié)構(gòu)；同時，船舶結(jié)構(gòu)內(nèi)部因為裝載、穩(wěn)性和人員工作等需要，劃分了許多艙室，每個艙室都有可能在一些局部因特殊目的而具有特殊結(jié)構(gòu)特點。這些結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性使船舶整船建模繁瑣而困難。其次，船舶工作時所處的環(huán)境復(fù)雜，本身裝載條件也是不斷變化，造成進行船舶結(jié)構(gòu)強度校核時對于結(jié)構(gòu)載荷與邊界條件處理上的困難。MSC.Patran 本身具有的幾何建模與有限元網(wǎng)格劃分、邊界條件的處理、載荷的定義與組合功能可以較好地解決這些難題，但要求建模的操作者對于 MSC.Patran 建模環(huán)境與軟件提供的一些工具有一定的了解，具有一定的實際建模經(jīng)驗。MSC.Patran提供了豐富的工具集，能夠簡化分析模型的創(chuàng)建，可用于線性、非線性、顯式動力學(xué)、熱及其他有限元仿真。

船舶是復(fù)雜的三維空間板架結(jié)構(gòu)，常規(guī)船舶大部分幾何結(jié)構(gòu)可以視作簡單的平面或曲面（代表船體外板）與曲線（代表船體桁材、梁、各種支骨）的組合。在建立其幾何模型時，常出現(xiàn)板與板的連接處出現(xiàn)縫隙的情況，尤其是曲面與曲面的連接，或兩個面空間立體連接時，這個問題顯得尤為突出。MSC.Patran 不僅具有使工程師可輕松處理 CAD 中的間隙和裂縫的幾何清理工具，還提供了從頭創(chuàng)建模型的實體建模工具，使任何人都可以方便地創(chuàng)建有限元模型。

在正確建立全船幾何結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，進行強度分析前必須對結(jié)構(gòu)進行有限元離散劃分。MSC.Patran 軟件提供了靈活的網(wǎng)格劃分工具，可以對有限元網(wǎng)格的質(zhì)量、密度進行控制。對于船舶的全船有限元分析，其目的主要是校核整船結(jié)構(gòu)的強度，得到船舶在外加波浪載荷與裝載載荷作用下的整體應(yīng)力分布，因此一般采用滿足計算精度要求的均勻網(wǎng)格。MSC.Patran可以通過全自動網(wǎng)格劃分過程、也能夠提供更多控制的手工方法或者這兩者的組合，可輕松地在曲面和實體上創(chuàng)建高質(zhì)量網(wǎng)格。

在使用有限元分析軟件對船舶整船結(jié)構(gòu)進行結(jié)構(gòu)分析時，建立正確合理的有限元模型是得到正確結(jié)果的一個重要前提，對CAE工程師來說這是一項非常艱巨的任務(wù)，因為它不光意味著對模型質(zhì)量提出了更為嚴(yán)格的要求，同時這也的確是一個復(fù)雜而耗時的工作。而作為CAE工程師，若想對船舶整船進行高質(zhì)量的有限元建模，不僅需要在建模過程中注意養(yǎng)成良好的建模習(xí)慣，熟練并合理地使用CAE軟件也是很重要的一個環(huán)節(jié)。而MSC.Patran內(nèi)置了用于最流行的有限元解算器的載荷、邊界條件及分析設(shè)置，能最大限度地減少輸入文件的編輯工作，幫助CAE工程師保證模型的準(zhǔn)確性，并節(jié)省下大量的人力物力。