現(xiàn)代造船技術(shù)正朝著高度機(jī)械化、自動(dòng)化、集成化、模塊化、計(jì)算機(jī)化方向發(fā)展,大型、高附加值船舶工程裝備將成為世界船舶市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn),同時(shí),中國(guó)已成為世界第三造船大國(guó),出口市場(chǎng)擴(kuò)大到了世界60多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。2004年以來,我國(guó)在一系列高技術(shù)船舶的設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)了核心技術(shù)的突破。在今后一個(gè)時(shí)期,我國(guó)船舶的發(fā)展要從兩個(gè)方面來考慮,一個(gè)方面主要是船型要不斷優(yōu)化,包括VLCC、集裝箱船、散貨船、游船等等,在國(guó)際上形成一批品牌。另一方面,要通過技術(shù)創(chuàng)新,不斷開發(fā),要形成一批在國(guó)際上有優(yōu)勢(shì)的、高附加值的船型,實(shí)現(xiàn)從造船大國(guó)向造船強(qiáng)國(guó)的歷史性跨越。
由于船舶的運(yùn)行環(huán)境十分復(fù)雜,而且其運(yùn)行環(huán)境經(jīng)常是高速、強(qiáng)水流、強(qiáng)氣流等條件,因此,在有限元分析中需要用可靠性高的軟件來計(jì)算在復(fù)雜載荷條件下結(jié)構(gòu)的靜、動(dòng)力響應(yīng),損傷破壞和系統(tǒng)的壽命。此外,強(qiáng)大的數(shù)值運(yùn)算能力和高效的求解技術(shù),以及快速生成網(wǎng)格的技術(shù),方便的前后處理技術(shù)和良好的開放性特征也尤為重要。
從應(yīng)用領(lǐng)域來看,船舶行業(yè)在設(shè)計(jì)和有限元分析中遇到的問題主要有以下四個(gè)方面:
1、軍用船舶:主要考慮船舶在戰(zhàn)爭(zhēng)中的生存能力,如水下爆炸的時(shí)候抗擊沖擊波的能力;提高艦船的隱蔽性,船載設(shè)備在爆炸載荷下的生存能力等。
2、游艇和客運(yùn)船舶:對(duì)于小型的船只和游艇,主要是考慮船舶的總體強(qiáng)度,減低振動(dòng)的影響以及制造成本;對(duì)于大型的客船,主要也是考慮船舶的強(qiáng)度、在風(fēng)浪中的承載力以及減低振動(dòng)的影響,并減短設(shè)計(jì)周期;對(duì)于賽艇,主要是提高性能和減輕質(zhì)量,會(huì)設(shè)計(jì)大量新型復(fù)合材料的設(shè)施。
3、商用貨運(yùn)船舶:主要是提高船舶的質(zhì)量,提高承載力,尤其是近年來一些新型船舶的出現(xiàn),如LNG船、LPG船,對(duì)設(shè)計(jì)要求越來越高。
4、發(fā)動(dòng)機(jī)等船舶輔助設(shè)施的要求是提高能效、減輕重量、減振降噪。
如何解決上述問題就是船舶海工行業(yè)有限元分析的重點(diǎn)。
從船舶海工相關(guān)有限元分析來看,在船舶海工領(lǐng)域有許多典型的分析問題,從船舶總體到艦載設(shè)備,主要分析對(duì)象包括:
* 船舶總體
* 船載設(shè)備(如雷達(dá)、電子設(shè)備、火炮等)
* 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)(如曲軸)
* 推進(jìn)器和扭矩機(jī)構(gòu)
主要分析類型則包括:
* 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度
* 模態(tài)(濕模態(tài))
* 爆炸載荷下的響應(yīng)
* 動(dòng)態(tài)沖擊分析
* 熱分析
* 船體擱淺損傷等