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基于ANSYS的船舶结构有限元计算模板的研究与应用

操安喜  
【摘要】: 有限元方法是一种求解连续介质力学问题的通用数值方法。它广泛应用于航空航天、船舶、土木水利、机械、石油、电子等工业领域。随着计算机在软、硬件上的快速发展,有限元分析无论是在理论,还是在计算技术方面都已取得巨大的进步,一些大型通用的有限元软件也相继投入实际应用,如ANSYS、MSC/NASTRAN、ABAQUS、ADINA、ALGOR等,它们已成为计算机辅助设计系统的重要组成部分。 在船舶结构设计和结构强度的校核过程中,往往需要反复进行“设计—建模—分析—修改设计—再建模—再分析”的过程,但当前有限元分析软件系统都存在前后处理过程复杂、烦琐、易出错、费时费力、对软件使用者要求高等问题。如果按照现有有限元分析软件所规定的步骤,逐一对每次修改重新建模分析,在有限元建模和处理结果时存在着大量的重复性工作,而且出错机率也会相应增加,影响到设计分析的效率和质量。 针对有限元软件在船舶结构直接计算的应用要求,本文基于ANSYS平台开发了参数化的船体结构有限元计算系统。该计算系统将参数化技术引入船舶结构的有限元计算,初步实现了船体结构有限元建模、计算和后处理的全程参数化;借助功能强大的软件开发工具Visual C++,利用Windows的进程通信机制,建立了基于消息的控制中心,完成程序与ANSYS间的数据传递,实现了对ANSYS的封装,从而形成专业化、参数化的有限元计算系统。 全文共分七章,第一章介绍了本文所涉及的研究领域,通过分析领域中存在的问题,揭示了本文研究的应用背景和意义。第二章介绍了实现系统所依赖的平台和开发工具。第三章主要介绍了作者在船体结构有限元计算的参数化方面的工作。第四章介绍了基于APDL语言的LPG船体舱段有限元计算模块LPGFEA的实现过程。第五章介绍了计算模板的程序实现。第六章结合工程实例介绍了该模板的使用方法。在第七章,作者对全文进行了总结,并对未来的研究工作进行了展望。


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