船舶工业有限元分析

随着对船舶性能要求的提高，全球船舶和海洋工程市场的竞争日趋激烈。毫无疑问，全球造船业的机会和挑战并存，获取利润需要强有力的竞争手段和技术领先作为保障。降低设计成本，缩短产品开发周期，提供更完善的服务和维护，对法规变化的快速反应能力等，已经成为船舶和海洋工程项目成功的关键。
全球各大造船企业，纷纷加大对先进CAD/CAE/CAM技术的投入，把基于计算机辅助工程的设计技术与自动化制造技术有机集成，支撑船舶和海上设施设计和建造规范的实施，并为评定和仲裁船舶和海上设施的失效提供详细准确的技术数据。

联系我们

由于船舶的运行环境十分复杂，而且其运行环境经常是高速、强水流、强气流等条件，因此，在CAE分析中需要用可靠性高的软件来计算在复杂载荷条件下结构的静、动力响应，损伤破坏和系统的寿命。此外，强大的数值运算能力和高效的求解技术，以及快速生成网格的技术，方便的前后处理技术和良好的开放性特征也尤为重要。

从应用领域来看，船舶行业在设计和CAE分析中遇到的问题主要有以下四个方面：

1、军用船舶：主要考虑船舶在战争中的生存能力，如水下爆炸的时候抗击冲击波的能力；提高舰船的隐蔽性，船载设备在爆炸载荷下的生存能力等。

2、游艇和客运船舶：对于小型的船只和游艇，主要是考虑船舶的总体强度，减低振动的影响以及制造成本；对于大型的客船，主要也是考虑船舶的强度、在风浪中的承载力以及减低振动的影响，并减短设计周期；对于赛艇，主要是提高性能和减轻质量，会设计大量新型复合材料的设施。

3、商用货运船舶：主要是提高船舶的质量，提高承载力，尤其是近年来些新型船舶的出现，如LNG船、LPG船，对设计要求越来越高。

4、发动机等船舶辅助设施：要求是提高能效、减轻重量、减振降噪。

分析内容

CAE技术在船舶行业中的应用包括：

按规范完成船舶结构设计，包括总体结构分析，模态分析，屈曲分析，噪声和振动分析，热分析以及疲劳分析；

特殊情况的动力学分析，包括撞击，货船晃动，爆炸冲击，波浪载荷等结构动力学、流体动力学以及流固耦合分析。

CAE技术在海洋工程行业中的应用包括：

海底管道的屈曲分析；

导管架平台、自升式平台、坐底式平台和半潜式平台等海洋平台基础结构设计和施工过程中的模态分析，静力、动力以及流固耦合分析等；

海洋平台承受随机波浪、风载荷冲击的动态响应分析；

船舶停靠系缆、锚泊定位系统等的受力分析；

防波堤流固耦合分析。

具体分析项目

船体及船载设备结构强度分析

舰船及其零部件模态分析

爆炸载荷下的响应

动态冲击分析

船舶结构搁浅损伤分析

动力传动系统分析

推进器和扭矩结构分析

电子设备热分析

螺旋桨空化模拟

船舶操纵性模拟

船舶的频率分析

分析软件

软件名称	应用领域	应用范围
ANSYS	结构静力分析、结构动力学分析、结构非线性分析、动力学分析、热分析、电磁场分析、流体动力学分析、声场分析、压电分析	航空、航天、电子、车辆、船舶、交通、通信、建筑、电子、医疗、国防、石油、化工等众多行业。
ABAQUS	静态应力/位移分析、动态分析粘弹性/粘塑性响应分析、热传导分析、质量扩散分析、耦合分析、非线性动态应力/位移分析、瞬态温度/位移耦合分析、准静态分析、退火成型过程分析、海洋工程结构分析、水下冲击分析、柔体多体动力学分析、疲劳分析、设计灵敏度分析、材料模型	金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料及土壤和岩石问题、热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析、压电解质分析、航空、汽车、船舶、土木、电子、材料成型加工、石化。
SolidWorks	3D 实体建模、钣金设计、零件设计	航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等
Fluent	流体分析、热传递	航空航天、燃料电池、生物医药、钢铁冶金、船舶、电子电气、汽车、机械、化工、电力、环境、石油、建筑、空调玻璃、搅拌。
ANSYS CFX	流体动力学分析、辐射传导热分析、声学与噪声分析、燃烧与化学反应分析、流固耦合分析、相变/多相流分析、旋转机械分析	航空航天、旋转机械、能源、石油化工、机械制造、汽车、生物技术,水处理、火灾安全、冶金、环保等。
UG	工业设计、产品设计、CNC加工、模具设计	航空航天、汽车、造船、通用机械和电子等工业领域
CATIA	三维结构设计、设计中的应力、位移、振动等分析	汽车、航空航天、船舶制造、厂房设计（主要是钢构厂房）、建筑、电力与电子、消费品和通用机械制造。
FlOW-3D	流体分析	航天工程、水利及环境工程、海岸及船舶工程、多孔材料液体流动模拟徼流道应用、铸造模拟、材料涂层模拟。