船舶结构强度有限元计算分析中的技巧
船舶结构强度分析中有限元模拟研究
船舶结构强度分析中有限元模拟研究船舶是一个复杂的结构系统，其结构强度的验证和评估是一个非常重要的任务。
船舶操作环境的变化和船体负荷情况的不同可能会对船舶结构系统造成很大的影响。
因此，对于船舶结构强度分析的研究也变得越来越重要。
其中，有限元模拟是评估船舶结构强度的一种有效方法。
本文将深入探讨船舶结构强度分析中有限元模拟的研究内容。
一、船舶结构强度分析船舶结构强度分析是指针对船舶结构的材料性能、结构疲劳、碰撞、波浪荷载等进行分析，以确定船舶结构在正常航行或在极端情况下（如船舶碰撞、航行在大浪中等）的承受能力。
船舶结构有着严格的设计和要求，因为其直接关系到船舶的安全和寿命。
船舶结构的材料和结构设计、检验、评估和强度计算，都需要考虑到不同的条件和要求，同时，船舶结构的工作环境和应用场景对其强度分析也有着重要的影响因素。
二、有限元模拟有限元模拟是使用数学方法对船舶结构进行强度分析的一种方法。
在有限元模拟中，将结构物分成许多小的网格单元，分别描述其中每一部分的材料、质量和物理属性，最后使用数值计算方法求解所有小的网格单元在外部力和边界条件作用下的响应。
根据这些响应结果，可以得到整个结构物的形变和应力状态，从而进行调整和优化结构的设计。
有限元模拟主要应用于三类结构强度问题的求解。
第一类是线性问题，这类问题通常涉及单一外部载荷或重力负荷下的结构稳态分析。
在这种情况下，解能够通过线性代数方法得到。
第二类问题是非线性问题，通常涉及到材料的非线性行为，如弹性-塑性材料的应变硬化特性。
这类问题通常需要求解非线性方程组，并且需要考虑到结构应力集中的区域。
第三类问题是动力问题，为瞬态行为和非稳定结构系统的性能分析。
例如，波浪可引起船舶结构物的动态应力响应。
三、有限元模拟在船舶结构强度分析中的应用在船舶结构强度分析中，有限元模拟是一种高度灵活且可靠的分析方法。
有限元分析的优点在于可以通过受力分析得到结构物的应力和变形状态，这样可以得出适当的形状和尺寸以满足稳定和强度要求。
58m起重船有限元强度计算
58m起重船有限元强度计算
近年来，随着我国船舶工业的飞速发展，起重船已经成为了国内外重要的海洋工程建设和海上运输领域中不可缺少的重要设备之一。
而随着起重船的运用范围不断扩大，各种需求因素的影响也越来越显著，其中强度计算就成了维持起重船正常运行的重要保障。
此次研究，我们将使用有限元强度计算方法，针对一款58m起重船进行强度计算。
根据起重船的结构部位特点，我们将以起重船的船体和吊臂为研究对象，通过建立其三维模型并对模型进行有限元网格划分，进行强度分析和计算。
首先，我们以起重船的船体为研究对象。
在建立船体模型时，考虑到船体应力和附加载荷对于船体的影响，我们在模型中加入了地震、离心力、平衡荷载和弯曲荷载等各种载荷因素。
我们利用ANSYS软件对模型进行有限元网格划分，通过计算船体模型的最大主应力和最大剪应力，来对其强度进行评估。
同时，在计算强度过程中，我们还对起重船的材料特性进行了分析和确认，并对其强度指标进行了评估。
通过对模型进行的强度计算，我们得到了船体在各种荷载作用下的应力和变形情况。
最后，在对58m起重船进行有限元强度计算的过程中，我们还应考虑到实际使用中可能出现的各种因素，比如海况、气候、使用状况等，以评估起重船在实际使用过程中的安全性、稳定性和耐用性等因素。
同时，我们还应结合国家有关航海法规标准，对58m起重船的设计和强度计算结果进行综合评估和比较，为起重船在实际使用中提供全方位的强度保障。
综上所述，有限元强度计算方法是一种计算起重船强度的重要手段，其可以对起重船的结构部件进行精确、定量的评估和分析，为起重船在实际使用中提供强有力的支持和保障。
28000 t多用途船首楼加强结构有限元强度分析
28000 t多用途船首楼加强结构有限元强度分析本文将针对一艘28000 t多用途船的首楼加强结构进行有限元强度分析。
首先，介绍该船的基本情况和首楼结构设计方案，然后，给出有限元模型和边界条件。
接着，进行计算，并分析其结果。
最后，提出一些建议和结论。
一、船舶基本情况该船为中国造船集团公司设计研究院设计，船长度为190.00m，船宽为32.26m，型深为18.10m，设计总吨位为28000t。
该船为多用途船，可用于散货运输、集装箱运输、油船等不同类型的货物运输。
首楼位于船头部分，是船体结构中较为重要的部分，需要进行加强以达到防护和支撑作用。
二、首楼结构设计方案为了提高首楼强度和稳定性，在船体设计中需要对首楼进行加强。
首先，在原有首楼结构基础上加装侧板，提高侧部强度；其次，加装绞刀柱和纵梁，提高纵向支撑能力；再次，加固首楼底板，增加底部强度。
三、有限元模型和边界条件在进行有限元分析前，需要建立一个精细的有限元模型。
首先，对整个船体进行数值化建模，包括船体的各个结构部分。
然后，按照首楼加强结构设计方案，对首楼部分进行加固，建立新的有限元模型。
接着，需要确定边界条件。
在进行有限元计算时，需要确定边界条件，以便进行一个完整的力学分析。
由于首楼位于船体的前部，处于海浪和风浪影响较大的区域，需要考虑风浪载荷的影响。
同时，还需要考虑船体的移动和弯曲等因素。
四、计算与分析在确定有限元模型和边界条件后，进行了有限元计算和强度分析。
在计算过程中，考虑了船体在不同风浪条件下的载荷，进行了强度分析和振动分析。
根据计算结果可以得出：首楼加强结构设计方案符合设计要求，能够提高船体的强度和稳定性。
在不同风浪条件下，首楼结构都有足够的强度和稳定性，能够保证船舶在航行时的安全性和稳定性。
五、建议和结论针对以上计算和分析结果，提出如下建议和结论：(1) 首楼加强结构设计方案符合设计要求，能够提高船体的强度和稳定性。
(2) 在进行船体设计时，需要综合考虑船舶的航行条件和使用要求，以便确定最佳的结构设计方案。
船舶结构有限元分析
船舶结构有限元分析谢㊀凯摘㊀要：从比较经典的优化设计方法，到启发式优化设计方法，再到现代代理模型的优化设计方法，虽然都在一定程度上优化了船舶结构，但是在使用过程中也都存在着一些问题，这便促进了船舶结构由规范的方法逐渐开始向着有限元解决方向发展，进而使得整船结构的优化设计成为可能，而为了更好地实现船舶结构有限元模型中开孔和船舶结构的快速建模，并针对有限网格的局限区域细化设计方案，文章主要基于现阶段的船舶结构设计平台，对有限元在船舶相贯结构切口力学分析中的相关应用和船舶结构有限元模型数据计算生成进行了详细的介绍，希望能够通过介绍在一定程度上减轻审图验船人员的劳动，提高审图效率㊂关键词：船舶；结构；有限元分析㊀㊀一㊁有限元在船舶相贯结构切口力学分析中的相关应用介绍船上有大量纵横交错的构件，必然会存在着众多构件相贯切口，所以需要对有限元在船舶相贯结构切口力学分析中的相关应用进行介绍㊂而船舶在航行时，会由于不良切口的存在，使构件产生裂缝，甚至还会使得整个相贯切口区的结构发生严重破坏㊂因此，在船舶结构有限元分析中有必要对此种结构进行详细的力学分析，以便可以从其应用过程中发现力学性能较好的相贯切口形式和加强方法，进而利用有限元分析方法来提高计算效率㊂二㊁船舶结构有限元模型数据计算生成船舶结构优化设计是在满足强度㊁刚度还有稳定性和频率等条件的约束下，借助数学方法和计算编程来对设计者的船舶结构参数进行的一种方法，这样的技术对于未来船舶结构的发展有着十分重要的作用，而要想更进一步的优化有限元算法，提高船舶结构的发展，就需要对船舶结构有限元模型数据计算生成进行分析，而通过一定的调查研究发现，船舶结构有限元模型数据计算生成主要包括以下四个方面：船舶结构有限元数据模型概述㊁肋位线数据库的建立㊁型材库的建立㊁节点数据生成介绍等，以下主要对船舶结构有限元模型数据计算生成的几个方面进行了详细的介绍㊂（一）船舶结构有限元数据模型概述一般来说，有限元建模主要会经过创建点㊁生成单元㊁赋予属性等三个步骤，其中创建节点主要是为生成单元做准备的，而赋予属性又是在已经生成的单元上进行的㊂由这个过程可以看出来，要想实现从二维图到三维图有限元模型的转换，首先需要生成建立有限元模型所需的各种数据，比如节点三维坐标㊁板单元属性还有梁单元属性等㊂另外，这些数据的计算生成方法也十分重要㊂在这些介绍完毕后，需要根据有限元模型中节点㊁单元㊁属性之间的关系，来进行船舶结构有限元数据模型的研究，同时也为接下来的研究奠定良好的基础㊂（二）肋位线数据库的建立肋位线数据的建立主要包括肋位号㊁肋位位置㊁肋位线Ｙ㊁Ｚ坐标及其展开长度（ｉ＝１㊁２㊁３ ｎ其中ｎ为肋位线的点数）㊂程序读取船体肋位线型数据文件，获取肋位号和肋位线上点的坐标数据，然后计算肋位位置和肋位线展开长度等数据㊂其中肋位线的数据主要保存在Ａｃｃｅｓｓ数据表中，需要根据这些数据，生成全船肋位线图，方便接下来的计算㊂（三）型材库的建立船舶结构有限元模型数据计算生成还包括型材库的建立，在进行船舶结构有限元模型数据计算中建立一个可以包含多种型材的型材库，这个型材库中包含有Ｔ型材料㊁球扁钢㊁角钢等多种类型，多种类型规格的型材㊂而且每一款型材都会用一个型材号表示，这些型材数据保存在型材标准数据库中，可以往数据库里添加新的型材，同时也可以对数据库中已经有的型材进行修改或者删除㊂在建立好型材库后，需要点击 Ｐａｔｒａｎ 菜单中设置型材规格选项，将会出现选择型材规格的窗口，在确定后选择一个款型材，然后在结构图上选择一系列相同型材的结构线，并将程序通过一定的方法将其应用在该款型材号附着的这些结构上㊂（四）节点数据生成介绍节点数据生成介绍主要包括六个方面的内容，这六个方面分别是计算外板节点坐标㊁获取连接梁单元型材号㊁获取连接板单元板厚㊁获取节点位置信息㊁计算节点法线方向㊁计算节点重复数等㊂首先，计算外板节点坐标，需要通过算法用外板展开图上纵向线和竖向线来求交点，求出节点在肋位线上的展开长度，并通过节点在肋位线上展开长度求出该节点坐标值，再计算甲板节点坐标，以圆弧形梁拱为例，求该肋位线的梁拱高度最后得到实际结果；其次，获取连接梁单元型材号，需要获取与节点左连接和右连接的梁单元型材号，再获取与节点上关联和下关联的梁电源型材号；再次，获取连接板单元板厚，在节点所在板平面内，从节点的东北㊁西北等四个方向分别选取一个与之相距较近的点进行计算；最后，获取节点位置信息和计算节点法线方向，最后是计算节点重复数，然后再计算得到目标模块中所有节点坐标后，比较每个节点坐标值，对于其中任意节点，都要提高重视㊂三㊁结语综上所述，随着船舶结构的大型化和复杂化，传统船舶结构分析方法已经难以适应时代发展，所以需要进行改革和创新，而也就是改革和创新使得船舶结构分析方法逐渐由现代规范计算方法过渡到了有限元的计算方法，这使得整个船舱甚至是船舶结构的发展逐渐走向成熟，同时，也在一定程度上促进着有限元计算方法的成熟㊂而对于优化设计而言，船舶局部结构的优化设计已经难以满足设计者需求，而且实践也证明了实际效益㊂因此，基于有限元分析的船舶结构已经逐渐成为结构优化设计的整体趋势㊂参考文献：［１］管义锋，吴剑国，俞铭华，等．船舶大开口结构有限元分析专用前后处理软件的设计［Ｊ］．船舶工程，２００１（６）：９－１１．［２］尹群．Ｓｕｐｅｒ－ＳＡＰ有限元分析软件在船舶结构力学分析中的应用［Ｊ］．造船技术，２０００（１）：３６－３７．［３］郑云龙．在型船舶结构有限元静动力分析方法及软件系统［Ｊ］．船舶工程，１９９８（３）：９－１１．作者简介：谢凯，舟山中远海运重工有限公司㊂２６１。
船舶结构强度分析与优化方法
船舶结构强度分析与优化方法船舶作为一种重要的水上交通工具，其结构强度直接关系到船舶的安全性、可靠性和使用寿命。
因此，对船舶结构强度进行准确的分析和有效的优化是船舶设计和建造过程中至关重要的环节。
船舶在航行过程中会受到各种外力的作用，如静水压力、波浪载荷、货物载荷、风载荷等。
这些外力会使船舶结构产生变形和应力，如果应力超过了材料的强度极限，就会导致结构的破坏，从而引发严重的安全事故。
因此，在船舶设计阶段，就需要对船舶结构的强度进行精确的分析，以确保船舶在各种工况下都能够安全可靠地运行。
船舶结构强度分析的方法主要有两种：传统的解析方法和现代的数值方法。
传统的解析方法主要是基于材料力学和结构力学的理论，通过简化船舶结构的几何形状和载荷分布，建立数学模型，求解结构的应力和变形。
这种方法虽然简单直观，但由于其对船舶结构和载荷的简化过于严重，往往难以准确地反映船舶结构的实际受力情况，因此在现代船舶设计中已经逐渐被淘汰。
现代的数值方法主要包括有限元法、边界元法和有限差分法等。
其中，有限元法是目前船舶结构强度分析中应用最为广泛的方法。
有限元法的基本思想是将连续的船舶结构离散成有限个单元，通过对单元的分析和组合，求解整个结构的应力和变形。
这种方法可以较为准确地模拟船舶结构的复杂几何形状和载荷分布，从而得到较为精确的分析结果。
在进行船舶结构强度分析时，首先需要建立船舶结构的有限元模型。
这包括对船舶结构进行几何建模、网格划分、材料属性定义和边界条件设置等。
几何建模是将船舶结构的实际形状转化为计算机能够识别的数学模型，网格划分是将几何模型离散成有限个单元，材料属性定义是确定船舶结构所用材料的力学性能参数，边界条件设置是模拟船舶结构在实际运行过程中的约束和载荷情况。
建立好有限元模型后，就可以通过有限元分析软件进行求解。
求解的结果包括结构的应力分布、变形情况和振动特性等。
通过对这些结果的分析，可以评估船舶结构的强度是否满足设计要求。
Ansys在船舶有限元分析中的应用技巧_梁单元
Ansys 在船舶有限元分析中的应用技巧———梁单元刘 九虎 陆红艳 (华南理工大学交通学院)(上海船舶运输科学研究所)关键词 船舶 有限元 Ansys 梁单元一 前 言船舶作为水上的结构物,在对它进行有限元分析时,通常会以加筋板的形式进行模拟,所以板壳元和梁元是此类分析中最常用的单元。
本文针对Ansys 当中的三维梁元beam44的应用技巧展开讨论。
早期的有限元软件在处理梁单元时,通常存在以下缺点:(1)实常数定义较为麻烦通常对三维梁元而言,需要用户给出梁截面一系列参数:截面积、关于两个轴的惯性矩、扭矩、抗弯模量等,这些参数都需要用户通过计算或查表得到。
(2)梁的定位不直观通常一个梁元的定位需要三个点:起始节点i 、j 和定位点k (对于角钢、工字钢等型材而言,通常取其腹板平面上的某一点k ,且k 不与i 、j 共线)。
早期的fem 用户在前处理的时候看到的梁元仅仅是一条直线(如图1直线25所示),这样就有可能发生图2-(b )、图3-(b )所示错误而不自知。
图1图2-(a ) 甲板结构T梁的正确定位图2-(b ) 甲板结构T 梁的错误定位图3-(a ) 舭部结构T 梁的正确定位 图3-(b ) 舭部结构T 梁的错误定位二 Ansys 梁分析中的几点应用技巧本文首先结合图1所示加筋板结构谈一下beam44的应用技巧(以下如不特别声明,长度单位为cm ,力的单位为kg f )。
图1中板1346为船体某处甲板(图中已给出各点坐标),下面铺设一根甲板桁25,尺寸为┴6×1006×120(单位:mm )。
1 选择单元类型Preprocess or →E lement T yent T ype :选Shell63和Beam442 定义梁单元截面尺寸Preprocess or →Sections →Beam →C omm on Sectns :注意:O ffset T o 、O ffset -Y 和O ffset -z 的填写3 定义实常数Preprocess or →Real C onstants →…定义板的厚度,梁的实常数不用定义(因为前面已经定义了梁的截面)图44 定义材料Preprocess or →Material Props →Material M odels …5 建立几何模型Preprocess or →M odeling →Create →K eypoints →In Ac 2tive CS …Preprocess or →M odeling →Create →K eypoints →Lines…Preprocess or →M odeling →Create →Areas …6 赋板和梁的属性赋板的属性Preprocess or →Meshing →Mesh Attibues …赋板的属性赋梁的属性Preprocess or →Meshing →Mesh Attibues →Picked Lines +:图5注意(图4):●Pick Orientation K eypoint (s )钩选框默认值是N o ,这里须钩为Y se 。
船舶结构强度有限元计算分析中的技巧
船舶结构强度有限元计算分析中的技巧
1.确定准确的边界条件：在进行有限元分析之前，必须确定准确的边
界条件，包括施加在结构上的载荷和约束条件。
载荷可以来自于船体自重、海浪、风力等，而约束条件则取决于结构在实际使用中的支撑方式和边界。
2.适当的网格划分：将船体结构划分为有限元网格时，需要平衡网格
密度和计算的效率。
网格应该足够细化以准确地刻画结构的几何形状和应
力分布，但过度细化会导致计算时间过长。
3.材料力学性质的准确建模：船舶结构通常由多种材料构成，每种材
料都有不同的力学性质。
在有限元分析中，必须准确地建模材料的弹性模量、屈服强度、断裂韧性等参数，以获得准确的应力和变形结果。
4.船舶结构的非线性分析：船舶结构在承受大量载荷时可能会发生非
线性行为，例如材料的塑性变形、变形引起的刚度变化等。
在分析中，可
以使用非线性有限元分析技术来模拟这些行为，例如使用非线性材料模型
或考虑接触和接缝等。
5.动态分析考虑：船舶结构通常在动态环境中运行，例如在海浪、船
舶振动等影响下。
因此，在分析中需要考虑结构的动态响应。
可以采用模
态分析、动态响应分析等方法来评估结构在不同动态情况下的强度。
6.结果验证和后处理：在完成有限元分析后，应对结果进行验证。
这
可以包括与实验数据的比较、与规范要求的比较等。
同时，还需要进行合
理的后处理，以便更好地理解结果，例如绘制应力云图、应力集中区域以
及确定最薄弱的部位。
58m起重船有限元强度计算
58m起重船有限元强度计算有限元强度计算是一种利用有限元分析方法，对起重船进行结构强度分析和计算的技术手段。
在进行起重船的有限元强度计算时，需要考虑起重船的结构特点、荷载情况和材料性能等因素，通过有限元分析软件对其进行建模和模拟，最终获取起重船在各种工况下的应力、变形等参数，以评估其结构的安全性和可靠性。
一般来说，起重船的有限元强度计算主要包括以下几个步骤：1. 建立起重船的有限元模型。
首先需要对起重船的结构进行三维建模，包括船体、吊臂、支撑结构等部件。
然后根据实际情况给出结构的约束、荷载条件和材料性能参数等。
2. 进行静力分析。
在建立好有限元模型后，需要进行静力分析，计算起重船在不同工况下的受力情况，包括自重、载荷、风荷载、船体和吊臂的应力等。
3. 进行动力分析。
除了静力分析外，还需对起重船进行动力分析，考虑在船舶运行和吊重过程中产生的动态荷载，如风浪、潮流等。
通过动力分析得到起重船在吊重过程中的应力和变形等情况。
4. 计算与评估。
最后需要对所得到的计算结果进行分析和评估，判断起重船在各种工况下的结构安全性和可靠性，以确定其是否符合设计要求和规范要求。
起重船的有限元强度计算对于评估起重船的结构强度和安全性具有重要的意义。
通过有限元分析，可以较为精确地预测起重船受力情况和结构行为，为船舶设计和使用过程中的结构优化和改进提供依据。
有限元强度计算也有助于发现起重船在设计、制造和使用过程中可能存在的结构问题，及时进行修复和改进，以确保起重船在运行过程中的安全可靠。
通过有限元强度计算可以为起重船的结构设计提供参考和借鉴，促进船舶结构设计和研发水平的提高。
起重船的有限元强度计算是一项重要的技术手段，对于提高起重船的结构安全性、可靠性和经济性具有积极的意义。
通过合理、准确地进行有限元强度计算，可以为起重船的设计、制造和使用提供科学的依据，为船舶行业发展和船舶工程的进步做出积极贡献。
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船舶结构强度有限元计算分析中的技巧
陈有芳、章伟星
中国船级社北京科研所
船舶结构强度有限元计算分析中的技巧
Skills of Ship Structural Strength Analysis By FEM
陈有芳、章伟星
（中国船级社北京科研所）
摘要：在对船舶结构进行有限元计算分析和评估中，一般采用的是舱段板梁模型，不可避免要面临应力的选取问题。
对于弯曲板单元，有限元计算输出的应力包括上下表面的应力，我们在评估中一般采用中面应力作为工作应力，中面应力应该是上下表面应力的平均，如果在实际操作中采用上下表面应力的平均的方法来得到中面应力，将比较麻烦，也不直观。
本文对在船舶结构有限元分析评估中采用中面应力作为工作应力的原理、方法以及如何在MSC.Patran中如何得到中面应力的技巧做一介绍，供船舶结构分析工程师参考使用。
并做了一些测试和分析。
关键词：船舶结构有限元强度中面应力 MSC.Patran
Abstract: In analyzing and evaluating of ship structures by FEM, a plate-beam FE model within holds is generally used and it is unavoidable to solve how to select the stress used. For bending plate, the output stresses include the stresses of up-surface and lower-surface, but in ship structure strength analysis, the mid-surface stress is used as applied stress in general. As we know, the mid-surface stress is the average value of up-surface stress and the lower-surface stress. It is discommodious to obtain the mid-surface stress by the up-surface stress and lower-surface stress in practice. The paper introduces the theory and method of using the mid-surface stress as the applying stress in ship structure strength analysis, and the skills about how to obtain the mid-surface stress in MSC/PATRAN. Some tests and analysis have also been carried in this paper.
Keys:Ship Structure Finite Element Strength Mid-surface Stress MSC.patran
1 概述
一般来讲，对承受面外压力的板进行强度校核时，应对板的上下表面应力进行校核，相应的强度标准也是对应的上下表面应力，这些均应该建立在能对板的应力精确计算的基础上。
在工程应用上，强度标准建立在相对假设的基础上的，即所谓的相对强度标准，所采用的强度标准也应该根据所采用的强度理论和采用的有限元模型简化程度来选取对应的应力。
在船体结构强度评估中，习惯将船体构件按照其受力特点，分为四类，相应的板格应力分为四种应力成分。
i. 只计算总纵弯曲应力σ1，用简单梁理论[1σσ≤=
W
M
] 即可。
ii. 只计算板架弯曲应力σ2，可采用膜单元或板单元来模拟船体板，网格大小可取为肋板
和纵桁间距，应力取膜元的应力或板元的中面应力，σ2≤[σ2]。
iii. 需计算纵骨的弯曲所引起的应力，可采用膜单元或板单元来模拟船体板，网格大小可
取为肋板间距的1/4和纵骨间距，应力取膜元的应力或板元的中面应力，σ3≤[σ3] iv. 需计算板本身的弯曲所引起的应力，只能采用板单元来模拟船体板，网格的大小可取
为肋骨和纵骨间距的1/4，应力取板元的上下表面应力，σ4≤[σ4]
在船舶结构强度计算中，由于σ3，σ4相对来说较小，只需要校核σ1≤[σ1]，σ2≤[σ2] 和σ1+σ2≤[σ1+σ2]。
2 船舶结构有限元模型
对于散货船、油船这类方型系数较大，中间平行总体较长的船舶，一般关心的是0.4L 范围内货舱结构的强度。
考虑到计算成本以及计算精度，有限元模型一般采用如下规则： A 模型范围一般取在船中货舱区域的舱段部分。
B 船体结构有限元网格大小沿船体横向按纵骨间距划分，纵向按肋骨间距或参照纵骨间距
大小划分，舷侧也参照该尺寸划分。
C 一般来讲，船体的各类板、壳结构，强框架、纵桁、平面舱壁的桁材、肋骨等的高腹板
以及槽型舱壁和壁凳用弯曲板壳单元模拟。
D 对于承受水压力和货物压力的甲板、内外壳板、内外底板、顶底边舱斜板上的纵骨、舱
壁的扶强材等用梁单元模拟，并考虑偏心的影响。
根据上述规定的建模准则，船体板本身的弯曲应力σ4也是不能计算出来的。
所以所采用的工作应力应为板单元的中面应力，并且用单元的中面应力比较稳定。
下图为一典型的散货船有限元模型。
3 应力测试
为了说明根据根据上述建模准则，不能计算出来板本身的弯曲应力σ4，本测试采用三种载荷施加方式来说明。
模型采用如图所示的加筋板，板的尺寸：长×宽=17200×17200mm ，纵横加强筋的间距为860mm ，粗网格单元尺寸860×860mm ，细网格单元尺寸215×215mm ，材料：E=210000N/mm 2，υ=0.33，ρ=7.8×10-5N/mm 3，板厚：22mm ，梁：400×150×12。
边界采用纵向两端简支。
载荷及其说明：
工况1：在整个平面加平均面压，压力大小为0.21N/mm 2；对于细网格，板是受压的； 工况2：在所有纵向梁上加均布线压，压力大小为180.6 N/mm ；对于细网格，板不承受局部载荷；
工况3：在两端加弯矩。
弯矩大小为6.68×108N ・mm
说明：工况1&2在上述定义的粗网格模型中计算的结果（包括中面和上下表面应力）应该相当，而在上述定义的细网格模型中计算的应力（纵向）在中面处应该相当，而在上下表面处应该相差一个局部板弯曲的应力量级。
工况3是一个纯弯曲的模型，其在中面处的应力应该为0。
粗网格模型 细网格模型
结果比较和分析：
均匀分布的梁的板格，其对应网格点（都分布在梁元端）的中面应力应力σx （N/mm 2）： 对于这种纵横都布置了和表面应力由于网格划分的粗细而引起的变化不大，但在所选区域的单元应力却与网格划分的粗细有关，且其差别正验证了前面所述的粗网格不能计算板本身的局部弯曲应力σ4而细网格能计算出的结论。
分析如下：
对于工况1，所选区域的单元的纵向粗网格：最大中面应力：-336.77
最大表面应力：-502.42
表面与中面应力之差：165.65 (板弯曲应力) 00.0 （板弯曲应力） 当) 5 (板本身局部弯曲应力) /mm 2，υ=0.33，ρ=7.8×10-5N 为44.1N/mm 2。
与有限元计算值表明，在船体结构有限元分析建模中采用加强筋的间距划分网格，是不能计算出板4 中面应力的提取
的用户都知道，在MSC.Patran 后处理中显示的在表面z1、z2的应力义为0，则该表面为中面。
见下图：细网格：最大中面应力：-341.97 最大表面应力：-541.97
表面与中面应力之差：2粗细网格中面应力之差：7.2 (与表格中的节点应力之差相粗细网格表面应力之差：39.55
粗细网格板弯曲应力之差：44.3对于如下模型：
板的尺寸：长×宽=17200×17200mm ，材料：
E=210000N /mm 3，板厚：22mm 。
四周刚固。
面压 0.21N/mm 2。
该模型板的局部弯曲应力，即常说的σ4，理论计算值近似相符。
上述分析的局部板弯曲应力的，其应力应该取中面应力。
对于熟悉MSC.Patran ，中面应力应该是这两者应力的平均。
如果用人工去平均来得到中面应力，将比较麻烦，在后处理图形显示中也不好实现。
实际上在MSC.Patran 前处理中可以先定义哪个表面为中面，这样在后处理中很方便输出和提取。
具体做法如下：
在定义板单元的属性时，可以将板单元的Fiber Dis 定
在
后处理中只要选中z1表面的应力，就是想得到的中面应力，当然也可以输出报告。
5 结论
（1） 运用MSC.Patran 的前后处理功能很方便的解决船舶结构计算中的应力提取问题； 船舶结构有限元分析中，按照骨材间距划分网格没有σx 的应力成分，所采用的
6 考文献
[1] MSC.Patran User ’s Manual
体强度与结构设计．国防工业出版社
[3] 张祥孝译．O.F. Hughes ． SHIP STRUCTURAL DESIGN ．华南理工大学出版社 [4] 中国船级社． 散货船结构强度直接计算指南．人民交通出版社
（2） 在应力应为板单元的中面应力；
（3） 采用中面应力做为评估的工作应力，比较稳定，受人为因素影响较小。
参[2]杨代盛． 船。