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船体舱段三维有限元模型自动建模方法的研究
| 论文题名： | 船体舱段三维有限元模型自动建模方法的研究 |
| 关键词： | 船体舱段;三维;有限元模型;有限元网格剖分;有限元方法;四边形单元;有限元建模方法;有限元参数化建模;算法;三角形单元;二维区域;自动生成;基础;构件;船体横向;船舶工程;船体有限元分析;计算;辅助船舶设计;有限元软件 |
| 摘要： | 随着计算机性能和有限元技术的迅猛发展，用有限元方法辅助船舶设计与船舶结构计算已成为现代船舶工程领域中一个强有力的手段。然而，随着造船技术与航运市场的发展，传统的有限元建模方法逐渐成为约束有限元方法在船舶工程中应用的一个瓶颈，因此，参数化建模的方法的提出显得意义重大。在尽量合理利用现有的有限元通用软件的功能的基础上，用参数化建模的方法来实现船体有限元模型的自动建模，能显著地缩短船体有限元分析的周期、提高有限元工作者的效率。 本文旨在提出一套三维船体舱段有限元参数化建模的设计方法。课题研究所应用的工具是大型通用有限元软件MSC.Patran及其供用户进行二次开发的PCL(MSC.PatranCommand LangtJage)语言。 本文把三维船体舱段的有限元网格分为纵向网格与横向网格。纵向网格用于离散船体的纵向构件。文中提出一种适用于纵骨架式船体舱段有限元模型的纵向网格的自动生成方法。所生成的网格中包括一维单元和二维单元，其中一维单元用以离散船体舱段的纵骨，而二维单元用以离散船体舱段的各部分列板(包括外壳、内壳和水平桁、纵桁等)。用这种方法，可以在短时间内完成船体舱段纵向构件的有限元建模，此外，用这种方法可以在很大程度上减少人为计算的误差，提高有限元模型的精确性。 在船体有限元模型中，用以四边形单元为主的有限元网格剖分船体横向构件是一个合理的选择。在总结现有的有限元网格技术发展的基础上，本文介绍一种新的二维有限元网格的铺设算法，这是一种非结构化的网格算法，主要用于在细带状二维区域自动生成包含三角形单元和四边形单元的有限元网格，其中，四边形单元占主要部分，而少量的三角形单元则是为了加强网格对边界的适应性。本算法以T.D.Blacker和M.B.Stephenson的铺设算法作为基础，并引入David R.White和Paul Kinney的改进思想，提出一些新的算法规则，使算法所生成的单元更能有效适应细带状的二维区域，用这种方法对船体横向构件进行网格剖分可以得到良好的结果。 船体的参数化建模有广阔的发展空间，不仅值得理论研究的深入而且有巨大的实用价值。本论文完成了三维船体舱段参数化建模的一些基础工作，整个工作的完成和完善还有待后续的研究。 |
| 作者： | 林慰 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 赵成璧 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华南理工大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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