达索系统SIMULIA(前身为ABAQUS公司)是计算机仿真软件,创立于1978 年,其主要业务为非线性有限元分析软件ABAQUS进行开发、维护及售后服务。2005 年5 月,前ABAQUS软件公司与达索系统合并,共同开发新一代的模拟真实世界的仿真技术平台SIMULIA。
ABAQUS是一套功能基于有限元方法的工程模拟软件,其在船舶海工方面有着广泛的应用。以下是ABAQUS在船舶海工方向的几点应用。
船舶整体强度分析在船舶的设计中是优先需要考虑的问题。船表面和水下船舶结构在地球上苛刻的环境下仍可运行,包括咸水,空气和水温波动范围,船舶在海上航行时遭受到的风浪载荷的抵抗能力,这些都是船舶在设计时需要考虑的重要因素之一。船的结构大,考虑的细节问题繁琐,往往在结构设计上会产生诸多难点。不论是小渔船、游乐艇、豪华客艇、高速竞赛双体船还是巨型邮轮,这些要求都一样。这意味着不论何用途之船,都不可走捷径。
有限元仿真软件ABAQUS能有效进行船体的强度分析。ABAQUS/Standard 是一个通用的分析模块,它能够求解广泛的线性和非线性问题,包括结构的静态、动态、热,电响应和流固耦合等问题。
船舶的频率分析对于船舶设计来讲十分重要,在设计中要使得船舶的设计频率能避开船舶在工作环境中常遇到的风浪载荷的频率。
在进行船舶频率分析中存在两个难点:
1)船舶的结构大,单元很多,导致求解时间很长;
2)由于水的作用,导致频率的大小有偏移,从而湿模态分析就显得非常重要。对于这两个难点,有限元在线都提供了相应的解决方案。
对于船舶湿模态提取问题,传统的方法是把附着水的质量作为附加质量点加在船体模型上进行计算,这样一来工作量较大,需要把各站的重量手工加上去,同时不能考虑水和船体的相互作用。针对这一问题,我们可以利用声学单元来解决,利用该单元可以模拟周围水的重量、压力以及船体湿表面和附着水的粘着作用。
船在工作时,可能会发生搁浅现象。对于船身结构可对船较可能发生和程度进行评估。ABAQUS的显式动力学模块可以模拟这一现象:使用壳单元网格与岩石进行冲击模拟分析。
舰船电子设备的热问题也是经常需要考虑的因素,直接影响系统的稳定运行。通常包括如下一些热分析:稳态热传导、瞬态热传导、对流散热分析、热辐射分析、热应力分析、绝热分析、热接触分析、摩擦生热分析、热分析、完全热固耦合分析、顺序热固耦合分析、热电耦合分析,以及在电子领域的湿气分析等。
对于这些分析,多数可以直接在ABAQUS软件中选择相应分析类型进行设置并计算,对于部分分析,可以利用软件提供的二次开发子程序接口,根据实际需要设定求解参量。
船用动力系统可以在如下方面进行分析,曲柄连杆:连杆强度分析、曲轴孔扭曲的分析、连杆系统分析等;进排气系统:排气歧管裂纹分析、复合材料进气歧管强度分析、消声器的声固耦合分析等;机体系统:机体模态分析、发动机缸盖热分析、缸体缸盖热分析、缸体及轴承盖装配体应力分析、缸盖的噪声分析、发动机的密封分析等。利用ABAQUS对于上述问题都能得到很好的解决。
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