船舶結構的案例
視頻 | 船舶結構分析：結合模擬和測試數據實現真正的數字孿生（附免費下載）
在這種背景下，在船舶行業中掀起了一輪變革熱潮。
數字化船舶設計
數字化技術可以應用于船舶設計的各個方面，包括建模、仿真、測試、優化和生產等。它可以提供更快、更準確、更節省成本、更環保、更安全和更可靠的設計方法和信息，幫助設計師、工程師和生產商更好地理解、分析、改進和控制船舶性能和過程，以此來更好地滿足用戶需求和市場需求，提高競爭力和市場份額。同時數字化應用也可以提高船舶設計和制造的協同和整合能力，減少設計制造周期，提高產品質量和可靠性，降低生產成本和風險，為船舶行業的可持續發展做出貢獻。因此，數字化在船舶設計中的重要性不言而喻。
船舶結構設計仿真
數字化船舶設計時代已經到來。如何應用在船舶結構分析仿真中呢？
船舶結構分析仿真讓我們可以在船舶涉水之前預測真實操作條件下耐久性、聲學性能和結構行為之類的屬性。利用數字船舶設計可確保用戶在考慮到多個方面的情況下選擇理想設計。通過這種方式，用戶可以在早期設計階段做出明智的設計決策，從而節省時間和金錢。
目前，船舶結構設計中會涉及到哪些仿真分析呢？
船體的強度、剛度分析；動力學分析；噪聲分析；抗爆性分析；疲勞耐久性分析；流體阻力分析；動力與推進分析；穩性與耐波性分析；通信設備的電磁場分析；優化設計分析；多物理場耦合分析...等
船舶結構分析解決方案（視頻分享）
面對數字化如何與結構仿真結合？如何確保船舶結構的完整性？這些諸多問題，本次為大家準備了西門子官方視頻《船舶結構分析：為真正的數字孿生融合仿真和測試》。
展開 船舶結構分析應用的工作站/服務器硬件配置推薦
船舶結構分析主要研究船舶結構的強度、剛度、振動響應以及疲勞壽命等方面的問題。它涉及到船體結構的設計、優化和評估，以確保船舶的安全性和性能。
在船舶結構分析中，常用的軟件包包括但不限于以下幾種：
1) ABAQUS: ABAQUS是一款通用的有限元分析軟件，可以用于船舶結構的靜態和動態分析，支持多種材料模型和加載條件。
2) ANSYS: ANSYS也是一款廣泛應用的有限元分析軟件，提供了強大的模擬和分析功能，適用于船舶結構的強度和振動分析。
3) MARINTEK: MARINTEK是挪威海洋技術研究機構開發的軟件，主要用于船舶結構和水動力性能的分析與優化。
4) DNV GL Sesam: Sesam是一套專業的結構分析軟件，由國際船級社DNV GL開發，可用于船舶結構強度、疲勞和穩性分析。
主要的算法包括有限元法（Finite Element Method, FEM）、邊界元法（Boundary Element Method, BEM）、模態分析、疲勞壽命預測等。
MARINTEK軟件主要算法及計算特點
MARINTEK（現在稱為SINTEF Ocean）是挪威的一個海洋技術研究機構，其涉及海洋和海岸工程等領域。雖然MARINTEK可能涉及多種軟件工具，但我無法獲取實時信息以了解具體的軟件產品和算法。因此，以下是一些可能在海洋和海岸工程中常見的算法和計算特點，但不特定于MARINTEK的產品。
主要算法可能包括：
1) 流體動力學算法：用于模擬水流、波浪、潮汐等海洋流體的運動和力學特性。
2) 結構力學算法：用于分析海洋結構（如船舶、平臺等）在波浪和風力作用下的應力和變形。
3) 聲波傳播算法：用于研究水下聲學傳播、聲吶信號傳輸等問題。
展開 船舶與海洋工程結構極限強度分析
【摘要】本文主要分析了船舶與海洋工程結構的極限強度，探討了在船舶與海洋工程中，結構強度方面需要關注的要點，希望通過論述，可以為船舶與海洋工程相關人員研究結構強度提供參考。
【關鍵詞】船舶；海洋工程；結構；強度
中圖分類號：F407文獻標識碼： A
一、前言
目前，對船舶與海洋工程結構極限強度的研究還較少，小部分的研究也局限于研究一般性的結構強度，因此，分析船舶與海洋工程結構極限強度非常有必要，這是進一步了解其結構強度的必要工作。
二、船體結構極限強度概述
船舶與海洋工程結構物在其全壽命周期內可能遭受各種各樣的載荷和變形，包括常規載荷、極限載荷或意外載荷。所以，在結構設計中應充分考慮這一因素，要更合理地考慮其安全性。
傳統的船舶設計是采用許用應力設計法(ASD法)，即在線彈性理論基礎上，船體總縱強度是通過甲板(或船底處)的彈性應力與許用應力比較來進行評估，許用應力通常取為材料屈服強度的若干百分數。這種方法與名義垂向波浪彎矩一起使用時，對于常規船型具有一定的有效性。然而，并不能使人們獲得清晰的船體強度的概念，更不能真實反映出船體結構的實際破壞的全過程。因此，ASD應用于非常規船型設汁是不能令人滿意的。
總縱彎曲下的船體損壞實質上是一個漸進的過程。當船體梁斷面上某一個最弱的構件因屈服、屈曲或兩者的某種組合發生損壞而不能有效承擔載荷時，將使船體剛度減少，但由于其他構件仍可承載，包括失效構件轉嫁來的載荷，因此船體梁仍能承載。基于船體結構極限強度所確立的“限制狀態”設計方法，比線彈性設計方法增加了安全性和經濟性。極限強度的影響參數研究對于估算船體結構的可靠性是必要的。對于像船體這樣復雜的結構，在確定設計衡準和所期望的統計中，所需的大量經驗數據不可能輕易地獲得。
展開 一個水下炸藥爆炸沖擊下船舶結構的響應計算CAE算例 ￥5.2
本算例為計算水下炸藥爆炸沖擊下船舶結構的響應分析，即計算沖擊作用下結構的應力、應變及加速度等。其中炸藥的位置、炸藥的當量均可自行設定。
本算例的CAE分析操作步驟為：先建立船舶模型、施加材料屬性，然后建立船舶的流固耦合邊界，劃分網格等。最后（也是本算例的難點）在CAE輸出.inp文件中寫入炸藥參數。
“付費”中的附件為一個完整的計算水下炸藥爆炸沖擊作用下船舶結構的響應分析算例（.inp文件），讀入到ABAQUS中即可運行。
HyperWorks在船舶甲板支撐結構設計中的應用
摘要：文章應用HyperWorks軟件評估了液壓折臂吊下甲板支撐構件的強度，并進一步應用OptiStruct模塊對液壓折臂吊下的船舶甲板支撐結構進行了尺寸優化設計。優化過程中將甲板支撐構件尺寸參數作為變量，將中國船級社規范中規定的許用應力指標作為約束，將支撐結構總質量最小作為優化目標，最終得到了滿足規范要求的甲板支撐構件最優尺寸。
關鍵詞：船舶結構，尺寸優化，HyperWorks
1 引言
近年來，民船大型化，功能多樣化已成為一種趨勢。在船舶設計過程中，船體局部結構有限元強度計算任務較以往有所增加。設計部門需對船級社規范指定的結構，進行有限元強度計算，確保該結構應力符合規范要求，并編制好計算報告書送船級社審核。
在規范指定進行有限元強度校核的構件中，甲板設備支撐結構占了很大比重。其中，典型的甲板設備主要有錨機、起重機、吊桿、起重柱、系纜樁、導纜器和應急拖帶裝置等。按規范要求液壓折臂吊屬起重機吊桿一類，需進行支撐結構強度校核。本文以液壓折臂吊為例，說明HyperWorks在船舶結構強度計算中的具體應用。
通常，在進行強度校核計算前，甲板支撐結構的構件尺寸已初步確定。構件尺寸的初始值是根據整條船的結構規范計算書得來的，這些尺寸主要是基于船舶種類、主尺度、骨架形式等全船性的參數根據規范計算出來的，沒有考慮其上布置甲板設備帶來的載荷。在以往的計算中，通常先校核構件初始尺寸的強度，如不滿足規范滿求，則逐步增大構件尺寸，直至滿足規范要求。本文使用HyperWorks軟件的優化功能，完成船舶甲板結構支撐構件的尺寸優化設計。該方法相對以往方法更加方便，在很大程度上提高了工作效率，通過將質量最小作為優化目標，得到的構件尺寸也更加合理。
展開 極地船舶冰區結構非線性仿真分析關鍵技術
極地船舶在北極航線開辟、資源運輸等方面發揮著不可替代的作用。而極地船舶在層冰、碎冰、冰脊、冰山等極其惡劣和復雜的海洋環境中航行，船體結構受冰載荷作用具有較大的隨機性，在海冰的作用下，結構可能達到塑性變形。如與冰山等大型海冰漂浮物發生碰撞造成結構破損，則容易導致油氣泄漏，對極地海洋環境產生巨大影響。
極地船舶冰區航行
目前各船級社制定的冰區船舶規范基于不同的船與冰相互作用，考慮了航速、浮冰厚度、彎曲強度等，但是由于實際冰區環境的復雜性，還需借助試驗或數值分析的方法進行設計驗證。在公司ARC7破冰凝析油船自主研發設計方面，通過鉆研理論和實踐，經過上百次的仿真計算、數據分析對比，貨船所船體室掌握了冰區結構塑性極限承載力非線性仿真分析、基于變形能法對船與冰山撞擊結構失效仿真分析等非線性仿真關鍵技術。
01
冰區結構塑性極限承載力
非線性仿真分析
在極端冰情下，船體結構將保留一定的塑性變形，目前缺乏極地船舶結構發生塑性變形后的結構強度評估規范。本技術采用船體結構鋼材非線性彈塑性和冰載荷作用非線性仿真分析，評估船體結構在極限載荷下的變形及極限承載能力，得出在冰載荷作用下結構超過彈性階段進入塑性階段后的船體結構的各重要物理性能指標。
展開 基于AIPOD的船舶結構優化設計
一、背景介紹
隨著航運業的快速發展，船舶的性能要求日益提高，尤其是在安全性、經濟性和環保性方面。傳統的設計方法往往依賴于經驗和試驗，效率低下且成本高昂。因此，仿真優化在現代船舶設計中的作用越加突顯，采用計算機仿真技術進行結構優化成為一種趨勢。
01 安全性
在傳統船舶仿真設計中結構參數的選取往往依賴于規范及工程師經驗，此方法往往會造成有些區域設計強度冗余偏大，有些區域設計強度不足的情況；在傳統設計中工程師憑自身經驗對強度不足的區域進行補強設計往往既耗時又費力，最后仍然無法得到一個最優的設計方案。
但通過優化仿真的設計方法，優化軟件及優化算法可以快速幫助工程師針對結構中強度不足的設計方案進行優化和完善，并提供給工程師工程師一個強度最佳的設計方案，來滿足船舶設計安全性的需求。
02 經濟性
在傳統的船舶設計方法中，面對減重設計來提高船舶建造的經濟性，也基本依賴于工程師的經驗；對于船舶復雜的結構，再加之每個結構又關聯多向的復雜參數，僅靠人工完成多維參數結構減重優化，效果往往并不顯著；
但通過優化仿真的設計方法，優化軟件及優化算法可以快速評估設計參數中影響目標設計重量的重要參數，并在滿足設計安全性的前提下，針對重要參數及其它參數進行多維參數優化，最終提供給工程師一個既滿足安全性又滿足經濟性的設計方案。
二、工程描述
圖1
圖2
● 本案例船舶結構優化模型如圖1所示；此模型為寬25m，長50米，厚15mm鋼板。
展開 【船舶知識】船舶結構基本知識
四、主船體結構和名稱簡介
(一)船底結構
船底結構可分為單底結構和雙底結構。
單底結構優點：
結構簡單、施工容易；
缺點：
縱向強度不大，抗沉性較差。
雙底結構優點：
船舶的抗沉性較好；
底部空間可裝載油、水，裝壓載水調整船舶浮態，降低船舶重心，提高船舶穩性；
增加船舶的縱向強度。
1.單底結構
橫骨架式單底結構
1）組成：
由中內龍骨、旁內龍骨和肋板組成。
a.縱向構件：
中內龍骨、旁內龍骨
b.橫向構件：
肋板（每檔肋位設置，在中內龍骨處間斷）
2）用途：
橫骨架式單底結構通常用于小型內河船及大型船舶的首尾區域。
縱骨架式單底結構
1）組成：
由中內龍骨、旁內龍骨、船底縱骨和肋板組成。
a.縱向構件：
中內龍骨，旁內龍骨、大量的船底縱骨
b.橫向構件：
肋板（每隔幾檔肋位設置）
2）用途：
縱骨架式單底結構過去通常用于油船及小型艦艇上，目前很少使用。
2.雙底結構
橫骨架式雙底結構
1）組成：
由中桁材、旁桁材和肋板組成。
a.縱向構件：
中桁材、旁桁材
b.橫向構件：
肋板（每檔肋位設置）
肋板分為：
實肋板、組合肋板、水密肋板三種形式。
展開 船舶大開口結構有限元分析專用前后處理軟件的設計
針對船舶大開口結構的有限元分析，編制了專用前后處理軟件。軟件采用參數化的網格設計，前處理只需按可視化界面輸入一些簡單的基本尺寸、材料及載荷數據，就能生成供計算使用的復雜模型。在后處理中，能直接顯示甲板及舷側開口區的應力分布圖、應力值表和應力集中系數。提供的信息完整、圖形直觀、操作簡潔。
船舶大開口結構有限元分析專用前后處理軟件的設計.pdf
【知識】很直觀的船舶三維結構圖
很直觀的船舶三維結構圖
本文來自：龍de船人
常見船舶結構特點
航運小百科
船體是船舶的基本部分，可分為主體部分和上層建筑部分。船體結構大都用鋼材，由板材和型材組合成板架結構。
（1）主體部分：一般指上甲板以下的部分，它是由船殼(船底及船側)和上甲板圍成的具有特定形狀的空心體，是保證船舶具有所需浮力，航海性能和船體強度的關鍵部分，一般用于布置動力裝置，裝載貨物、儲存燃油和淡水，以及布置其他各種艙室。為保障船體強度，提高船舶的抗沉性和布置各種艙室，通常設置若干強固的水密橫艙壁(或同時包括縱艙壁)和內底，在主體內形成一定數量的水密艙，并根據需要加設中間甲板（一層或數層）或平臺，將主體水平分隔成若干層。
（2）上層建筑位于上甲板以上，由左、右側壁，前、后端壁和各層甲板圍成，其內部主要用于布置各種用途的艙室，如工作艙室、生活艙室、貯藏艙室、儀器設備艙室等。上層建筑的大小、層樓和型式因船舶用途和尺度而異，一般都設首樓，而上層建筑的主要部分則位于機（爐）艙區域之上。運輸貨物船舶的上層建筑長度較短，而客船和科學考察船的上層建筑則是很講究的。
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設計仿真 | 直播預告-航天船舶行業結構隨機振動專題講座
本期海克斯康直播講堂請到了結構仿真高級專家冀溫凱，將帶來“航天船舶行業結構隨機振動”主題技術分享，展示MSC Nastran是如何直接進行隨機振動分析并進行預載荷隨機振動分析設置，更有復材應用案例輔以講解，趕快報名預約吧！
海洋工程結構與船舶的腐蝕防護——現狀與趨勢
3海洋腐蝕防護技術的研究進展與發展趨勢
海洋工程構筑物大致分為: 海岸工程 ( 鋼結構、鋼筋混凝土) 、近海工程 ( 海洋平臺、鉆井、采油、儲運) 、深海工程 (海洋平臺、鉆井、采油、儲運) 、海水淡化、艦船 ( 船體、壓載艙、水線以上) , 簡稱為船舶與海洋工程結構。船舶與海洋工程結構的主要失效形式包括: 均勻腐蝕、點蝕、應力腐蝕、腐蝕疲勞、腐蝕/磨損、海生物 (宏生物) 污損、微生物腐蝕、H2S與CO2腐蝕等等。控制船舶和海洋工程結構失效的主要措施包括: 涂料 (涂層) 、耐腐蝕材料、表面處理與改性、電化學保護 ( 犧牲陽極、外加電流陰極保護) 、緩蝕劑、結構健康監測與檢測、安全評價與可靠性分析及壽命評估。
圖5浪花飛濺區的腐蝕現象［6 － 8］
Fig. 5Corrosion on splash zone［6 － 8］
圖6海洋結構表面的海生物污損現象［9］
Fig. 6Biofouling on marine structure surface［9］
從腐蝕控制的主要類型看 ( 表1) ［1］, 涂料 ( 涂層) 是最主要的控制方法、耐腐蝕材料次之, 表面處理與改性是常用的腐蝕控制方法, 電化學保護 ( 犧牲陽極與外加電流) 是海洋結構腐蝕控制的常用手段, 緩蝕劑在介質相對固定的內部結構上經常使用, 結構健康監測與檢測技術是判定腐蝕防護效果、掌握腐蝕動態以及提供進一步腐蝕控制措施決策和安全評價的重要依據, 腐蝕安全評價與壽命評估是保障海洋工程結構安全可靠和最初設計時的重要環節。
展開 PATRAN在船舶整船CAE設計中的應用
隨著船舶工業的快速發展，船舶型式也逐漸向著大型化和專業化轉變。各國的船級社都針對船舶結構設計開發出自己的結構設計軟件，這些軟件具有從船舶結構的初步設計到構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）的設計與強度校核的需要。因此，在對這些特殊船型船舶進行結構強度計算和動態特性分析時，往往求助于其他更為成熟的、結果能夠得到專家認可的通用有限元分析軟件。
MSC.Patran是工業領域應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，具有集工程設計、工程分析、和結果評估功能于一體的、交互圖形界面的CAE集成環境，可為多個解算器提供實體建模、網格劃分、分析設置及后處理，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、求解問題結果的準確性，得到了許多設計單位的青睞，成為進行船舶整船結構設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構的設計與強度校核時，首要問題是對目標結構進行合理的有限元模型化。船舶結構是大型的板－梁復合結構，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構；同時，船舶結構內部因為裝載、穩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構特點。這些結構上的復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境復雜，本身裝載條件也是不斷變化，造成進行船舶結構強度校核時對于結構載荷與邊界條件處理上的困難。
展開 常見船舶結構特點
船體是船舶的基本部分，可分為主體部分和上層建筑部分。船體結構大都用鋼材，由板材和型材組合成板架結構。
（1）主體部分：一般指上甲板以下的部分，它是由船殼(船底及船側)和上甲板圍成的具有特定形狀的空心體，是保證船舶具有所需浮力，航海性能和船體強度的關鍵部分，一般用于布置動力裝置，裝載貨物、儲存燃油和淡水，以及布置其他各種艙室。為保障船體強度，提高船舶的抗沉性和布置各種艙室，通常設置若干強固的水密橫艙壁(或同時包括縱艙壁)和內底，在主體內形成一定數量的水密艙，并根據需要加設中間甲板（一層或數層）或平臺，將主體水平分隔成若干層。
（2）上層建筑位于上甲板以上，由左、右側壁，前、后端壁和各層甲板圍成，其內部主要用于布置各種用途的艙室，如工作艙室、生活艙室、貯藏艙室、儀器設備艙室等。上層建筑的大小、層樓和型式因船舶用途和尺度而異，一般都設首樓，而上層建筑的主要部分則位于機（爐）艙區域之上。運輸貨物船舶的上層建筑長度較短，而客船和科學考察船的上層建筑則是很講究的。
雜貨船結構特點
雜貨船通常采用混合骨架式船體結構。在貨艙區設有兩層以上的甲板，底部為雙層底結構。其中，上甲板和雙層底是縱骨 架式結構，下甲板和舷側是橫骨架式結構。
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