船舶碰撞分析
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2022-04-06
船舶碰撞分析的視頻教程
一個(gè)例子學(xué)會(huì)ansys結(jié)構(gòu)分析-船舶加筋板結(jié)構(gòu)分析
加筋板建模是船舶結(jié)構(gòu)分析的基本單元。 視頻內(nèi)容為整個(gè)加筋板建模和計(jì)算流程，包含了殼單元和梁?jiǎn)卧暮?jiǎn)單設(shè)置，有點(diǎn)粗糙。后續(xù)有需要可以添加球扁鋼做為梁?jiǎn)卧慕孛妗?/p>
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基于Ansys的船舶板架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析
基于Ansys的船舶板架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析 基于Ansys的船舶板架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析（免費(fèi)） 【已結(jié)束】 直播時(shí)間：4月29日 19:30 適用人群：有限元分析初學(xué)者，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師 課程將以船舶行業(yè)開(kāi)始，引入船舶結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的重要性，進(jìn)而闡述結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的做法。 希望通過(guò)本課程讓大家對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析有一個(gè)概念，更好的利用有限元分析來(lái)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
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船舶與海洋工程水動(dòng)力分析-AQWA軟件入門(mén)與提高
直播免費(fèi)報(bào)名鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/live/10525 全套線下面授課程：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/394847 適用人群：船舶與海洋工程相關(guān)專業(yè)在校生，技術(shù)人員 課程章節(jié)： 第一講 目前主流商業(yè)水動(dòng)力計(jì)算軟件情況介紹（已結(jié)束，直播時(shí)間：2018-07-04 19:00） 第二講 經(jīng)典AQWA建模
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船舶碰撞分析的實(shí)例教程
隨著船舶運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，海上事故也有所增加，船舶碰撞更是時(shí)有發(fā)生。船舶碰撞一般涉及撞擊船和被撞船兩方，發(fā)生碰撞時(shí)它們同時(shí)會(huì)有不同程度的損傷變形，但對(duì)這一過(guò)程進(jìn)行準(zhǔn)確地理論分析卻非常困難。本文采用非線性有限元數(shù)值仿真方法，同時(shí)考慮了撞擊船和被撞船結(jié)構(gòu)雙方的變形，對(duì)船舶碰撞同步損傷過(guò)程進(jìn)行了研究。
一、前言
船舶碰撞是船體結(jié)構(gòu)在很短的時(shí)間內(nèi)，在巨大沖擊載荷作用下的一種復(fù)雜的非線性動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程。一般來(lái)說(shuō)，碰撞至少涉及一艘被撞船和一個(gè)碰撞物體，或者兩艘船舶。根據(jù)被撞船中心線與碰撞船或物體速度矢量的相對(duì)位置，碰撞分為正碰和斜碰，而結(jié)構(gòu)響應(yīng)與相對(duì)位置有很大的關(guān)系。
在最危險(xiǎn)的直角碰撞中，撞擊船艏和被撞船舷側(cè)結(jié)構(gòu)的相對(duì)剛度和能量吸收是兩個(gè)關(guān)鍵。在一般的船舶碰撞研究中，不論是理論方法還是有限元分析方法，通常只考慮被撞船舷側(cè)的變形，而把撞擊船的船艏設(shè)定為剛體以簡(jiǎn)化計(jì)算及分析。比如，一般的船舶舷側(cè)板遭球鼻艏撞擊時(shí)的理論公式及簡(jiǎn)化公式中，都將撞擊船艏視為剛體，從而大大簡(jiǎn)化碰撞分析過(guò)程。在有限元模擬船舶碰撞的分析中，通常將被撞船的舷側(cè)撞擊區(qū)處理成可變形結(jié)構(gòu)，撞擊船的艏部作剛體處理，這樣可以大大簡(jiǎn)化分析和計(jì)算，也是偏安全的，一般可以作為近似結(jié)果。但若從碰撞研究的角度來(lái)看，考慮碰撞雙方的真實(shí)變形和吸能，對(duì)船舶碰撞過(guò)程進(jìn)行真實(shí)模擬也是必不可少的，因此本文采用大型動(dòng)態(tài)分析軟件MSC.Dytran，對(duì)撞擊船艏部和被撞船舷側(cè)的同步損傷特性進(jìn)行碰撞仿真研究。
二、碰撞模型
為了研究一種比較普遍且危險(xiǎn)的狀態(tài)，本文假設(shè)兩艘相同型號(hào)的船發(fā)生垂直碰撞，碰撞時(shí)它們的吃水狀態(tài)相同，正浮于水面。為了減少建模工作量，縮短計(jì)算時(shí)間，不必將兩艘船舶的全船模型作為有限元分析的計(jì)算模型。
展開(kāi) 來(lái)自： 振動(dòng)論壇
隨著船舶運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，海上事故也有所增加，船舶碰撞更是時(shí)有發(fā)生。船舶碰撞一般涉及撞擊船和被撞船兩方，發(fā)生碰撞時(shí)它們同時(shí)會(huì)有不同程度的損傷變形，但對(duì)這一過(guò)程進(jìn)行準(zhǔn)確地理論分析卻非常困難。本文采用非線性有限元數(shù)值仿真方法，同時(shí)考慮了撞擊船和被撞船結(jié)構(gòu)雙方的變形，對(duì)船舶碰撞同步損傷過(guò)程進(jìn)行了研究。
一、前言
船舶碰撞是船體結(jié)構(gòu)在很短的時(shí)間內(nèi)，在巨大沖擊載荷作用下的一種復(fù)雜的非線性動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程。一般來(lái)說(shuō)，碰撞至少涉及一艘被撞船和一個(gè)碰撞物體，或者兩艘船舶。根據(jù)被撞船中心線與碰撞船或物體速度矢量的相對(duì)位置，碰撞分為正碰和斜碰，而結(jié)構(gòu)響應(yīng)與相對(duì)位置有很大的關(guān)系。
在最危險(xiǎn)的直角碰撞中，撞擊船艏和被撞船舷側(cè)結(jié)構(gòu)的相對(duì)剛度和能量吸收是兩個(gè)關(guān)鍵。在一般的船舶碰撞研究中，不論是理論方法還是有限元分析方法，通常只考慮被撞船舷側(cè)的變形，而把撞擊船的船艏設(shè)定為剛體以簡(jiǎn)化計(jì)算及分析。比如，一般的船舶舷側(cè)板遭球鼻艏撞擊時(shí)的理論公式及簡(jiǎn)化公式中，都將撞擊船艏視為剛體，從而大大簡(jiǎn)化碰撞分析過(guò)程。在有限元模擬船舶碰撞的分析中，通常將被撞船的舷側(cè)撞擊區(qū)處理成可變形結(jié)構(gòu)，撞擊船的艏部作剛體處理，這樣可以大大簡(jiǎn)化分析和計(jì)算，也是偏安全的，一般可以作為近似結(jié)果。但若從碰撞研究的角度來(lái)看，考慮碰撞雙方的真實(shí)變形和吸能，對(duì)船舶碰撞過(guò)程進(jìn)行真實(shí)模擬也是必不可少的，因此本文采用大型動(dòng)態(tài)分析軟件MSC.Dytran，對(duì)撞擊船艏部和被撞船舷側(cè)的同步損傷特性進(jìn)行碰撞仿真研究。
二、碰撞模型
為了研究一種比較普遍且危險(xiǎn)的狀態(tài)，本文假設(shè)兩艘相同型號(hào)的船發(fā)生垂直碰撞，碰撞時(shí)它們的吃水狀態(tài)相同，正浮于水面。為了減少建模工作量，縮短計(jì)算時(shí)間，不必將兩艘船舶的全船模型作為有限元分析的計(jì)算模型。
展開(kāi) 涉及船舶結(jié)構(gòu)的幾何處理，模型建立，碰撞分析，結(jié)果處理等各個(gè)方面。設(shè)置方法程詳細(xì)，結(jié)果結(jié)果合理。
1. 概述
LS-DYNA 是ANSYS Workbench中一款顯式動(dòng)力學(xué)分析的模塊，廣泛應(yīng)用于碰撞、沖擊、爆炸等非線性瞬態(tài)問(wèn)題。其核心優(yōu)勢(shì)在于處理大變形、材料失效和復(fù)雜接觸問(wèn)題。以下將結(jié)合輪船/防撞梁碰撞案例，說(shuō)明 LS-DYNA 的關(guān)鍵操作流程。本文檔詳細(xì)介紹了輪船碰撞仿真的主要技術(shù)點(diǎn)，包括幾何處理、材料定義、網(wǎng)格劃分、接觸設(shè)置、邊界條件、計(jì)算設(shè)置和結(jié)果分析等內(nèi)容。通過(guò)本指導(dǎo)，用戶可以掌握輪船碰撞仿真的核心步驟和注意事項(xiàng)。
2. 幾何處理
2.1 幾何簡(jiǎn)化
使用三維實(shí)體單元會(huì)導(dǎo)致計(jì)算量顯著增加，尤其是在沖擊和震動(dòng)分析中。所以需要將三維幾何模型簡(jiǎn)化為殼模型（Shell Model），以減少計(jì)算量。可以使用SpaceClaim、DesignModeler (DM) 或其他三維CAD軟件進(jìn)行幾何處理，然后將處理好的幾何模型調(diào)入LS-DYNA模塊。
在沖擊和震動(dòng)分析中，使用三維實(shí)體單元（如六面體或四面體單元）會(huì)顯著增加計(jì)算資源消耗。這是因?yàn)閷?shí)體單元需要在三個(gè)維度上劃分網(wǎng)格，每個(gè)單元需計(jì)算位移、應(yīng)力和應(yīng)變等多個(gè)自由度，導(dǎo)致單元數(shù)量龐大且求解時(shí)間成倍增長(zhǎng)。為解決這一問(wèn)題，通常將三維幾何模型簡(jiǎn)化為殼模型（Shell Model）。殼單元僅需在二維平面上劃分網(wǎng)格，并通過(guò)定義厚度參數(shù)還原結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性，既能大幅減少單元數(shù)量（通常可縮減至實(shí)體模型的10%~30%），又能有效保留結(jié)構(gòu)的抗彎、抗剪性能。幾何簡(jiǎn)化可通過(guò)專業(yè)前處理軟件（如ANSYS SpaceClaim或DesignModeler）完成，也可用其他三維CAD軟件處理。通過(guò)合理簡(jiǎn)化模型，可在保證結(jié)果可靠性的前提下，顯著提升碰撞仿真的計(jì)算效率。
展開(kāi) 本文主要研究橋墩防撞裝置，所以在建立模型時(shí)，采用實(shí)際形式、尺寸，只是把模型中極小的構(gòu)件進(jìn)行簡(jiǎn)化，避免在建模過(guò)程中對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行劃分時(shí)，由于尺寸單元過(guò)小，而減小積分步長(zhǎng)，使得分析效率大大的降低。
針對(duì)上面提到的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，對(duì)建模過(guò)程中的模型提出假設(shè):
1、船舶是用質(zhì)量塊（包含水質(zhì)量）來(lái)模擬的，并且不考慮輪船在碰撞的過(guò)程所吸收的能量；
2、船舶在與防撞裝置發(fā)生碰撞的時(shí)候，橋梁上部結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的動(dòng)力響應(yīng)不做考慮；
3、流水對(duì)船舶在碰撞當(dāng)中所吸收的能量不做考慮。 利用 ANSYS/LS-DYNA 建立了模型，輪船的重量是 DWT5000 ，速度是 /m4s ，橫橋向碰撞，對(duì)此過(guò)程進(jìn)行仿真模擬分析。
4.船舶及橋梁有限元計(jì)算模型
根據(jù)相關(guān)參數(shù)，建立船舶及橋梁有限元計(jì)算模型，其有限元模型如下圖所示：
圖 4.1 船舶有限元模型
圖 4.2 船舶內(nèi)部隔板模型
圖 4.3 橋墩有限元模型
圖 4.4 船舶橋梁整體有限元模型
5.仿真結(jié)果及其分析
5.1碰撞力時(shí)間歷程曲線
圖 5.1 船舶橋梁碰撞力時(shí)間歷程曲線
圖 5.1 為撞擊力的時(shí)程曲線圖。根據(jù)圖中所表示的，在碰撞過(guò)程中，撞擊力的非線性是很明顯的，碰撞過(guò)程中船舶的各個(gè)構(gòu)件產(chǎn)生破壞或者失效，由于這樣，碰撞力呈現(xiàn)出跳躍或者撥動(dòng)。由于剛剛接觸，所以碰撞力為 0。隨著時(shí)間的增大，碰撞力也是在變大的，在 t=0.03s 時(shí)，碰撞力達(dá)到最大值。撞擊結(jié)束后碰撞力再次趨向于 0。
展開(kāi) 船舶水動(dòng)力
以KRISO集裝箱船（KCS）模型為研究對(duì)象，該模型尺度的船模曾被用于很多實(shí)驗(yàn)，便于驗(yàn)證仿真的準(zhǔn)確性。船型主要參數(shù)見(jiàn)表1。
表1：KCS船模主要參數(shù)
船舶靜水模擬采用雷諾平均法（RANS）求解，VOF法描述自由液面，和 k-w SST湍流模型。
計(jì)算域和邊界條件如圖3所示。
圖3 船舶靜水計(jì)算域與邊界條件
進(jìn)口速度U用無(wú)量綱弗洛德數(shù) 表示，其中g(shù) 和 Lpp 分別表示重力和船長(zhǎng)。
浮 冰 碰 撞
浮冰采用Discrete Element Method(DEM)建模，其路徑追蹤基于拉格朗日方法，與歐拉流體單向耦合，即DEM顆粒從流場(chǎng)中獲取壓力和速度等，而流場(chǎng)不受DEM顆粒的影響。
基于該假設(shè)，模擬先開(kāi)展船舶靜水分析，待其達(dá)到穩(wěn)態(tài)之后，阻力數(shù)值及波浪形態(tài)收斂，流場(chǎng)解將被鎖住，然后再注入浮冰，進(jìn)行后續(xù)的碰撞分析，極大的提高了計(jì)算效率。
碰撞模型如圖4所示。
圖4 DEM碰撞模型
碰撞模型基于柔軟顆粒重疊理論，即允許浮冰與浮冰，浮冰與船舶之間出現(xiàn)重疊。
展開(kāi) 
船舶碰撞分析的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
船舶碰撞分析的最新內(nèi)容
機(jī)械碰撞結(jié)構(gòu)的原理：
機(jī)械除塵是指利用物理力學(xué)原理（如重力、慣性、離心力、碰撞等）而非化學(xué)或電學(xué)手段分離氣體中固體顆粒物的技術(shù)。其核心在于通過(guò)機(jī)械力改變粉塵的運(yùn)動(dòng)軌跡，使其從氣流中脫離。以下為不同機(jī)械除塵的作用機(jī)制和粒徑要求：
原理
作用機(jī)制
典型設(shè)備
適用粒徑
重力沉降
船舶設(shè)計(jì)，此模型最適合進(jìn)行 CFD 分析
2025年8月2日
在 SolidWorks 中設(shè)計(jì)一艘船的某個(gè)零件，此模型最適合進(jìn)行 CFD 分析。
boat.SLDPRT，stp，igs
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對(duì)有限元分析感興趣的工程師
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)混凝土的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)混凝土碰撞非線性接觸相關(guān)的接觸設(shè)置
3、學(xué)習(xí)混凝土碰撞顯示動(dòng)力學(xué)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)混凝土碰撞顯示動(dòng)力學(xué)分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS
南京-建鄴區(qū)，汽車(chē)大廠，碰撞、結(jié)構(gòu)安全CAE分析招聘
希望5年以上經(jīng)驗(yàn)
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本案例文檔，適合本科畢業(yè)設(shè)計(jì)及研究生課題研究，具有極高參考價(jià)值。涉及船舶結(jié)構(gòu)的幾何處理，模型建立，碰撞分析，結(jié)果處理等各個(gè)方面。設(shè)置方法程詳細(xì)，結(jié)果結(jié)果合理。
1. 概述
LS-DYNA 是ANSYS Workbench中一款顯式動(dòng)力學(xué)分析的模塊，廣泛應(yīng)用于碰撞、沖擊、爆炸等非線性瞬態(tài)問(wèn)題。其核心優(yōu)勢(shì)在于處理大變形、材料失效和復(fù)雜接觸問(wèn)題。以下將結(jié)合輪船
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對(duì)有限元分析感興趣的工程師
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)小球碰撞的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)小球碰撞非線性接觸相關(guān)的接觸設(shè)置
3、學(xué)習(xí)非線性顯示動(dòng)力學(xué)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)小球碰撞顯示動(dòng)力學(xué)分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對(duì)有限元分析感興趣的工程師
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)鐵環(huán)碰撞的二維模型處理
2、學(xué)習(xí)鐵環(huán)碰撞非線性接觸相關(guān)的接觸設(shè)置
3、學(xué)習(xí)非線性瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)鐵環(huán)碰撞瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對(duì)有限元分析感興趣的工程師
你會(huì)得到什么：
1、掌握三維模型的繪制
2、掌握顯示動(dòng)力學(xué)分析相關(guān)的材料參數(shù)設(shè)置
3、理解顯示動(dòng)力學(xué)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)碰撞分析的相互關(guān)系的設(shè)置
5、了解顯示動(dòng)力學(xué)網(wǎng)格的劃分
6、學(xué)習(xí)結(jié)果后處理的查看與對(duì)比
案例介紹：
所使用軟件為ABAQUS2018
航運(yùn)作為一種運(yùn)量大、成本低的運(yùn)輸方式，在全球貿(mào)易貨物運(yùn)輸中發(fā)揮著十分重要的作用。隨著船舶數(shù)量的增加和船舶大型化發(fā)展，航運(yùn)業(yè)面臨著溫室氣體排放、人力成本增加、航行安全不足等諸多挑戰(zhàn)。近年來(lái)，為應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)，目前航運(yùn)業(yè)正逐步向低碳化、智能化方向發(fā)展。
自主航行是船舶按照預(yù)定目標(biāo)，自主規(guī)劃航速航線，自動(dòng)航行至終點(diǎn)并完成作業(yè)的過(guò)程。目前，船舶自動(dòng)化可分為四個(gè)等級(jí)，分別是有自動(dòng)化過(guò)程和決策支持的船舶
Twin-block矯治器由分別就位在上、下頜的具有斜導(dǎo)面的咬合誘導(dǎo)導(dǎo)板組成。上、下導(dǎo)板的咬合接觸面以70度角交鎖。通過(guò)咬合時(shí)斜面引導(dǎo)力的作用,使下頜骨向前移動(dòng),改善上、下頜骨矢狀向不調(diào)。本案例基于隱形矯治牙科領(lǐng)域內(nèi)的Twin block矯治器進(jìn)行咬合接觸碰撞分析，計(jì)算了矯治器的變形和受力特性，仿真結(jié)果如圖所示：
感興趣的朋友，歡迎交流模型！
