船体结构建模主要内容
探析船体结构的三维设计
探析船体结构的三维设计摘要：三维设计作为船舶船体结构的主要设计方式，其主要利用各种现代信息软件技术，对船体结构进行三维立体虚拟建模，并综合设计内部各个焊接与装配环节，进而提升船舶结构建造质量。
基于此，本文简单分析船体结构三维设计实施流程，并深入探讨船体结构三维设计要点，以供参考。
关键词：船体结构；三维设计；建模；焊接引言：随着现代CAM与CAD等现代技术的不断升级和更新，三维设计模式被广泛应用于现代船舶结构设计当中，使得船舶建造真正步入数字化生产时代。
因此，设计人员应全面分析现代各种三维技术软件功能和特性，选择最适合我国船舶结构建造三维技术进行结构设计，进而促进我国船舶行业长期稳定发展。
1.船体结构三维设计实施1.1软件选择及基础参数配置1.1.1软件选择合理布设软件设施与硬件设施是船体设计的关键所在，在采用三维设计方式实施船体结构设计方面，当前世界各国所运用的三维技术和设计软件各有所异。
如西班牙则主要采用FORAN软件来实施船体设计，挪威主要采用AUTOKON软件来实施船体设计，日本主要采用HICAS软件来实施船体设计，而瑞典则主要采用TRIBON软件来实施船体设计。
以上几种均为目前船体三维设计中主流设计软件，其功能和应用方式各有所长。
而我国在船体设计方面则与他国不同，目前主要采用设计软件包括TRIBON软件、CATIA软件、EFSHD软件及CAD软件等，其中专业性最强的便是CATIA其次为EFSHD，以上两项软件对于相关人员技能水平有着极高的要求，而相比之下CAD软件操作则对技术要求相对较低。
基于我国目前船舶发展现状和基本结构，使用频率最多的便是原产于瑞典的TRIBON设计软件。
该设计软件引入我国时间较早，设计工艺已处于成熟阶段。
因此，下文将主要针对此款设计软件的船体结构三维设计应用进行重点阐述。
1.1.2基础参数配置当确定船体结构设计软件后，应在软件内部配置相应的船体参数数据和相关文件，构建基础软件设计标准，而其中最为重要配置部分便是船型参数配置。
船舶结构有限元建模与分析01.
主讲人：熊志鑫
上海海事大学海洋科学与工程学院
1
一、有限元法的发展
有限元法的思想可以最早追溯到古人的“化整为零”，“化圆为直”的 作法。
曹冲称象的典故； 古代数学家刘微采用割圆法计算圆周长；
以上这些都体现了“离散逼近”的思想，即采用大量的简单小物体来 冲填出复杂的大物体。
能求解由杆、梁、板、壳、块体等各类单元构成的弹性（线
性和非线性）、弹塑性或塑性问题（包括静力和动力问题）；
能求解各类场分布问题（流体场、温度场、电磁场等的稳态
和瞬态问题）；
还能求解水流管路、电路、润滑、噪声以及固体、流体、温
度等相互作用的问题。
有限元法有比较固定的一套分析顺序，对于不同的工程结构， 往往可以使用同一个计算程序来解决，便于求解过程规范化， 有高度的通用性。 相关的有限元程序发展也很快，目前国外有名的主要有限元 软件有：ASKA（结构分析自动系统），NASTRAN（NASA 结 构分析程序），SAFE（有限元结构分析程序），SAP 系列 （结构分析程序），ANSYS，ABAQUS ，DINA，MARC， 等。 有些程序还具备了前后处理功能，不仅解题的速度提高，还 极大地方便了使用者，这对有限元法的普及与应用必然起到 很大的促进作用。
应力分析不仅仅求出“应力”，同时也能求出“变形”。 变形是重要的设计问题之一。
24
三、有限元法分析概述
1、
●
应力分析和应力
什么情况下使用有限元进行应力分析？
到底在什么情况下要用CAE来求应力（或者变形和应变）呢？
在简单的形状下即使不用CAE由公式或近似公式也能求出应力和变形。
但是在产品形状复杂的时候用CAE就相当的方便了。让我们先来考虑一 下，应力和结构形状及载荷的关系。 备注：首先，考虑有关[复杂的和简单的]两种情况。
浅谈船体完整性建模
浅谈船体完整性建模
浅谈船体完整性建模
在船舶的生产设计中,船体结构建模不但作为每条船舶正式启动的第一环节,而且船体模型还将作为机电专业和舾装专业的载体.为其提供工作平台.为了更好地完成船体建模的工作.船体建模的完整性问题尤为重要.船体建模的完整性主要包括结构完整性建模、精度完整性建模和装配完整性建模等三大方面.船体完整性建模要求所有船体构件的基本信息、焊接信息、精度信息完整地输入到系统中,完成的模型中必须包含各种生产制造所需要的产品信息以及建造过程中需要的工艺信息等.完整性建模是现代造船的基本条件,设计人员还需要关注现代造船的装配流程及焊接工艺等等,紧跟时代步伐.这样设计的模型不仅完整而且符合最新工艺要求.
作者：周彩芳于开超 Zhou Caifang Yu Kaichao 作者单位：上海船舶研究设计院,上海,200032 刊名：船舶设计通讯英文刊名：JOURNAL OF SHIP DESIGN 年，卷(期)：2009 ""(1) 分类号：U662.2 关键词：TRIBON 建模完整性。
船舶工程技术系统设计建模和仿真技术
船舶工程技术系统设计建模和仿真技术船舶工程技术系统设计建模和仿真技术是现代船舶设计与建造领域中的一项重要技术。
通过采用计算机辅助设计和仿真技术，可以有效提高船舶建造过程中的效率和质量，同时减少成本和资源投入。
本文将对船舶工程技术系统设计建模和仿真技术进行详细探讨，并介绍其在船舶建造领域中的应用。
一、技术原理和方法在船舶工程技术系统设计建模和仿真技术中，主要涉及到以下几个方面：1.1 船舶系统建模船舶系统建模是指将船舶系统的各个组成部分进行抽象化，通过数学模型的方式进行描述和分析。
这些组成部分包括船体结构、动力系统、工艺装备等。
通过建立准确的数学模型，可以对船舶系统的性能进行评估和优化。
1.2 仿真技术仿真技术是指利用计算机进行虚拟实验，模拟船舶在不同工况下的运行情况，并通过仿真结果进行评估和优化设计。
通过仿真技术，可以减少试验的时间和成本，提高设计的可靠性和精度。
二、应用案例以下是几个船舶工程技术系统设计建模和仿真技术在船舶建造领域中的应用案例：2.1 船体结构设计利用船舶工程技术系统设计建模和仿真技术，可以对船体结构进行设计和优化。
通过建立船体结构的数学模型，并结合材料力学和结构强度分析，可以评估船体结构的强度、刚度和稳定性，并进行结构优化，从而提高船舶的安全性和航行性能。
2.2 船舶动力系统设计船舶动力系统是船舶的核心部分，对船舶的推进性能和能效具有重要影响。
通过船舶工程技术系统设计建模和仿真技术，可以对船舶动力系统的工艺流程进行建模和仿真，从而评估动力系统的性能和工况下的能效，为船舶动力系统设计提供理论依据和参考。
2.3 装备安装和布置优化在船舶建造过程中，装备安装和布置是一个复杂而关键的环节。
通过船舶工程技术系统设计建模和仿真技术，可以对装备的安装位置、布局和连接方式进行优化设计。
通过仿真结果的分析和评估，可以选择最佳的装备方案，提高装备的可靠性和船舶的整体性能。
三、技术挑战和展望船舶工程技术系统设计建模和仿真技术在船舶建造领域中的应用已经取得了显著的成果。
《船体结构3D建模》课件
提高设计效率
通过3D建模技术减少设计时间和成本，提高设计 效率。
促进船舶行业创新
通过3D建模技术的应用，推动船舶行业的技术创 新和产业升级。
对未来船舶工业的影响和挑战
促进船舶行业数字化转型
通过3D建模技术的应用，推动船舶行业的数字化转型和升级。
版权问题
在使用第三方素材时，需确保拥有使用权或 遵守相关版权法规。
03
船体结构3D建模实例
船体模型的建立
建立船体框架
根据船只设计图纸，使用 3D建模软件创建船体框架 ，包括船底、船侧和船首 等部分。
船体曲面建模
根据船体设计要求，使用 3D建模软件中的曲面建模 工具，对船体进行平滑过 渡和细节处理。
为了验证模型的准确性，我们进行了详细的对比分析，将3D模型与实
际船体进行了比较，发现误差在可接受的范围内，证明了我们的建模方
法是有效的。
对未来研究和发展的建议和展望
技术升级
随着科技的进步，未来可以考虑引入更先进的建模软件和 技术，如基于云计算的协同设计平台，这将大大提高设计 效率和精度。
模型优化
在未来的研究中，可以进一步优化船体结构3D建模的流 程和方法，例如引入人工智能算法进行自动化设计，或者 使用更先进的算法来优化船体的结构。
船体附件建模
在船体模型的基础上，根 据实际需求，添加船锚、 救生艇、烟囱等附件模型 。
船体结构的细节处理
结构细化
根据船体结构图纸，对船体框架 进行细化处理，添加肋骨、横梁
、舷板等结构部件。
设备布置
根据实际需求，在船体内外布置各 种设备，如发动机、管道、电缆等 。
材质贴图
船体结构3D建模
❖ 确定零件基准点在空间的位置，例如外底板 角点坐标就应该是X为距第一道行材距离，Y为 距第一道肋板距离，Z为零。接下来以此基准点 为基准点在相应的基准面上就可以生成所在空 间位置处的零件。那些不便于在空间直接定位 的零件，可以先在其它地方生成三维实体零件， 再在其所依附的零件上定位，共同组合成部件 后再定位到应该定位的位置，例如各种扶强材、 加强筋等。
图2 不同类型零件坐标的基准面
确定零件的基准面、基准点
零件基准点通常选择在零件边界的特殊位置，如 在板材上确定装配构件一面的角点，型材上确定接 触板材表面的角点，这样便于确定零件在结构中的 位置。 使用CAD系统提供的用户坐标系统UCS操作的方 法是从命令行输入UCS命令或从UCS工具栏中选择 相应图标，工具栏中的图标相当于命令提示中的选 择项。输入命令后提示为： 输入选项 [新建(N)/移动(M)/正交(G)/上一个(P)/恢 复(R)/保存(S)/删除(D)/应用(A)/?/世界(W)] <世界>:
建立船体结构的三维模型
建模
建立船体结构三维模型的通用软件有许多
种，例如AUTOCAD、SOLIDWORK、 SOLIDEGE等，本章以广大船舶工程技术人 员接触最多、最熟悉的AUTOCAD为例，介绍 基于通用软件的船体结构三维模型的建立方法，
利用其它通用软件的方法与此会有许多类似之 处。AUTOCAD虽然三维功能有限，但其普及 程度高、图形功能强大，一旦掌握了用它进行
3.2 0.4995 0.005
0.00117 0.4200 0.00533
0.00117 -0.00533 3.2
工作任务要求：
根据三视图及已知尺寸，运用掌握的技 能熟练进行双层底分段三维建模。
船体结构的三维模型
船舶结构有限元建模与分析01
22
三、有限元法分析概述
1、 应力分析和应力 ● 应力分析的应用
在袋上留有开口，则在切口处应力集中，口袋也容易撕开。 总之，象这样求应力集中的程度或求应力的值，这就是应力分析。
23
三、有限元法分析概述
31
三、有限元法分析概述
2、 屈曲分析和屈曲载荷 ？什么屈曲？ 屈曲是由压缩应力产生的。我们对平常都能找得到的汽水铝罐上下进行 压缩看看会产生什么情况。 起先，铝罐还能抵抗一阵子， 再继续进行加大压力则罐的侧面开始凹陷下去，不一会儿就压坏了。 这也就是我们身边所见到的屈曲现象 。
32
三、有限元法分析概述
有限元法已被应用于固体力学、流体力学、热传导、电磁学 、声学、生物力学等各个领域； 能求解由杆、梁、板、壳、块体等各类单元构成的弹性（线 性和非线性）、弹塑性或塑性问题（包括静力和动力问题） ； 能求解各类场分布问题（流体场、温度场、电磁场等的稳态 和瞬态问题）； 还能求解水流管路、电路、润滑、噪声以及固体、流体、温 度等相互作用的问题。
三、有限元法分析概述
2、 屈曲分析和屈曲载荷 ● 屈曲模态
44
三、有限元法分析概述
2、 屈曲分析和屈曲载荷 ● 屈曲和屈曲载荷的关系
上述的图中，哪个屈曲载荷最大？
45
三、有限元法分析概述
2、 屈曲分析和屈曲载荷 ● 欧拉屈曲公式
46
三、有限元法分析概述
2、 屈曲分析和屈曲载荷 ● 柱的屈曲
对于柱的屈曲，如果压缩应力越大或构件越长则越容易发生 。 柱构件的屈曲也即欧拉屈曲，从理论上可以推导它的屈曲载 荷和屈曲模态。
《船体结构3D建模》课件
数据采集
介绍如何获取船体结构的相关数据，包括测量和扫描。
数据分析
讲解如何对采集到的数据进行分析和处理，以优化建模结果。
数据优化和精度控制
分享如何对建模过程中的数据进行优化和精度控制，以满足实际需求。
应用实例
造船行业的应用
探讨船体结构3D建模在造船行业中的应用，如设计验证和工程施工等。
船运行维护中的应用
展望未来船体结构3D建模的应用领域和可能的创新方向。
船体结构3D建模
# 船体结构3D建模 ## 简介 - 什么是船体结构3D建模？ - 为什么需要船体结构3D建模？ - 相关应用场景
建模技术
建模软件介绍
介绍常用的船体结构建模软件，如AutoCAD、Rhino等。
建模流程
讲解船体结构3D建模的一般流程和步骤。
建模技巧
分享一些船体结构3D建模的技巧和经验。
讲解船体结构3D建模在船舶运行和维护中的应用，如漏洞检测和修复。
海上安全监管中的应用
说明船体结构3D建模在海上安全监管中的重要性和作用。
总结和展望
优势和局限性
总结船体结构3D建模的优势，如提高效率和减少工艺风险，并讨论其局限性。
发展趋势
展望船体结构3D建模的发展趋势，如智能建模和虚拟现实的应用。
未来展望
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
结构建模的主要内容生产设计的基本工艺准则请参阅“工厂施工基准”结构建模以PANEL为单元，力求正确，完整。
要注意左右不对称的构件建模。
1 PANEL名：为了便于沟通与查找，请参照“模型对象的命名”内容。
2 PANEL定位：⑴ PANEL的平面坐标有三种常用的选择。
① 主平面--- X |Y |Z② 三点定平面--- 取平面上的三点坐标（ORI=,,UAX,VAX）。
三点的次序尽可能按靠近的主视图坐标系。
即 水平面：原点-X-Y； 纵剖面：原点-X-Z； 横剖面：原点-Y-Z 。
③ 根据一条已知的平面曲线名定义一个平面。
⑵ PANEL 的局部坐标系UVW① 水线面：U轴由尾向首，V轴由中心向左舷。
建模可视面向下看。
② 纵剖面：U轴由尾向首，V轴由下向上。
建模可视面向左舷看。
③ 横剖面：U轴由中心向左舷，V轴由下向上。
建模可视面向尾看。
④ 三点的平面：U轴由原点ORI向UAX点，V轴由原点ORI向VAX点。
建模可视面向W 轴的逆方向看。
⑤ 局部坐标的W轴是按右手法则决定。
⑶ DAT 数据类型。
是对应视图中的线条类型。
DAT=191 轨道线，用于水密结构件。
DAT=181 粗虚线，用于舱内的非水密结构件。
例如非水密的底纵桁、舱壁等。
DAT=101 双点划线，用于强桁材结构。
例如强肋骨、舷侧纵桁、甲板纵桁等。
3 边界：⑴ 边界线一定要依次相交的封闭图形，包括余量线，因此尽量用无限线段。
⑵ 邻接分段的接口要吻合，它们的公共边界线数据应该采用相同的表达形式，特别是对曲线或斜线的分段边界，一定要用相同的数据。
边界的数量不超过12条。
⑶ 尽量用关联的结构作为边界，这样方便修改。
⑷ 边界的数量不超过12条。
在建模可视面中逆时针方向排列。
4 板缝：⑴ 布置：根据板厚、材质及板材订货规格布置。
一般是平行船体的长度方向布置，但是钻井平台要考虑其特殊性和相关工厂的生产惯例，板的长边可以平行型材长度方向布置。
对于全船性的结构如内底板、平台板、甲板、主舱壁及上层建筑外围壁等应统一排板。
⑵ 坡口：① 板缝的坡口类型、方向按施工阶段与工艺要求选用。
注意，板缝是有方向性的，如 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------果左右边的坡口不同，代码不要搞错。
特别要检查任意平面上的坡口方向。
② CO2衬垫焊设两个代码，有间隙和无间隙代码，可根据工厂施工惯例选择坡口代码。
通常是用在部件或组件上的CO2衬垫焊缝选择有间隙的代码。
对于边界上的CO2衬垫焊缝有的船厂用无间隙的代码，有的船厂用有间隙的代码，再另加其他余量。
⑶ 余量：① 自动埋弧焊板缝的焊接补偿量，板缝每边放0.5mm。
③ 手焊的焊接补偿量不放。
⑷ 对压波纹筋结构的板材，板缝布置要考虑每条筋的展开长度。
最好由工厂提供实际数据。
⑸ 题外，对要滚轧的圆弧板，板缝要布置在平直部分，距切线至少100mm，如是在圆弧部分，要加放100mm的加工余量。
5 板：⑴ 厚度、材质、及其厚度朝向要选用正确。
Tribon系统有时候多次运行后会产生厚度加倍的错误，所以要经常复查。
⑵ 对于斜面PANEL的厚度朝向要注意复查。
6 扶强材：⑴ 按原设计图选用型材规格、材质、厚度朝向及其端部的连接节点。
⑵ 选择端部坡口类型，坡口方向要考虑型材的实际焊接位置。
避免仰焊。
⑶ 端部余量的判断，当型材端头与相邻分段是焊接的，如果板材放余量，此型材也要放余量。
如果端部是削斜的，或者有空隙连接时，不必放余量。
⑷ 波纹板上的压筋是作为型材处理的。
⑸ 曲型较大的型材，两端要放加工余量，至少250mm7 面板：⑴ 按原设计图选用面板的规格、材质。
特别注意厚板的材质要求。
⑵ 要考虑端部的节点形式、余量、坡口的类型和方向。
与腹板焊接的一面是理论面，坡口代码为正值，反之为负值。
一定要检查邻接面板的厚度、宽度是否一致，它们的连接位置是否有偏差。
⑶ 曲型的面板，如有接缝要布置在平直部分，距切线至少250mm，如果在曲型部分，要加放250mm的加工余量。
8 肘板：⑴ 尽可能采用TRIBON 的标准肘板建模。
⑵ 肘板与型材是对接的情况，该连接边要开40度V型坡口，方向是型材的理论面。
⑶ 肘板的趾端连接处要避免‘硬点’，少量的肘板可适当放长尺寸。
⑷ TRIBON系统可自动在肘板上开贯通孔，但贯通孔的类型设置，一种类型的型材只能-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------固定对应一种贯通孔类型。
9 开孔：⑴ 要参阅相关专业的图纸校核孔的类型、规格及中心位置。
如有结构的变动，要考虑相关结构的关联性。
⑵ 如果板缝通过开孔，焊缝长度D<200或者D>800时，开虚疑孔。
否则在板缝处要设过桥，每边100mm宽，即分成两个开孔。
⑶对于内室木门孔的四角应加止裂孔，即孔的类型为HRM<a*b*r*d>例如HRM1950*800*15*5⑷ 要考虑的开孔类型还有通焊孔、止焊孔、流水孔、通气孔以及工艺孔。
开孔的规格标准应全船统一。
具体方案应按照详细设计的节点详图，未注明的可参考工厂的船体建造标准。
10 贯通孔及其补板：⑴ 根据详细设计要求或者工厂的船体建造标准选用代码。
标准的应用代码参见“TRIBON 标准应用”的贯通孔及其补板代码。
⑵ 补板通常是安装在非构件面。
水平结构的水密补板安装在上平面，防止积水。
11 角偶的切角：按照详细设计的节点详图选用，或者约定全船统一的标准。
12 余量：⑴ 角焊缝的焊接补偿量角焊缝的焊接补偿一般只对焊缝的横向收缩进行补偿，即垂直于型材安装线的方向补偿，目前是采取均匀加放补偿量的方法，通常根据工厂的工艺方法，确定具体的部位与数值大小进行补偿值建模。
友情提示：建模用<SHR>语句中M1和 M2的参数实现。
但是，TRIBON 的用户指南说明有些问题，其中，M1和 M2参数表示垂直Line主方向的补偿，而系统的运行结果与用户指南的说明正好相反。
实用经验是，M1和 M2参数是平行Line主方向的补偿。
⑵ 装配余量① 分段边界的余量：参照分段划分图和总组示意图的要求。
有的工厂将角焊缝的焊接补偿与分段余量合在一起考虑，如有疑义要商讨后再做。
②型材端部的分段边界余量：当型材端头与相邻分段的型材是接的，如果板材放余量，此型材也要放余量。
如果端部是削斜的，或者是有空隙的，可不放余量。
③ 分段制造过程的构件余量应按分段制造工艺而定。
⑶ 加工余量：曲型板材在压制或者滚轧方向如没有平直部分，考虑至少要放100mm余量。
对曲型的型材和面板，如有接缝要布置在平直部分，距切线至少150mm，如果在曲型部分，要加放250mm的加工余量。
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------⑷ 温馨提示：当余量≤100（设置可修改）时，要从余量中扣除坡口的间隙。
13 边界的焊接坡口：⑴ 参照退审图和分段划分图的要求选择坡口。
对于分段的总组装和船台对接的CO2衬垫焊缝，有的船厂用无间隙代码，有的船厂用有间隙代码。
⑵ 一条边界上如有多种坡口类型时,根据坡口类型分别建模。
关于起点和终点，在Weld statement 菜单中有三种常用的计算方法供选择① 坡口起点：选 Dist_From_start 距离从要开坡口边界的起点计算 正M1选 Dist_From_end 距离从要开坡口边界的终点计算 负M1选 Dist. With_seam 距离用板架内的板缝位置，FROM=编号② 坡口终点：计算方法同上，上图的距离选从所定边界的终点计算，文件中的关键字符：M2=负值。
举例1：边界4 的AXS-1坡口坡口起点 Start of interval 选 Dist_From_start 从边界4的起点计算 正M1 WEL, LIM=4, M1=3500, SID=AFT, BEV=403, BVT='AXS-1';或 选 Dist_From_end 从边界4的终点计算负M1WEL, LIM=4, M1=-2000, SID=AFT, BEV=403, BVT='AXS-1';举例2：边界2的AXS-1坡口坡口终点 Start of interval 选 Dist. With_seam 用板架内的板缝位置，TO=编号 WEL, LIM=2, TO=1, SID=AFT, BEV=403, BVT='AXS-1';举例3：边界4的AYS-2坡口坡口起点Start of interval 选 Dist_From_start 从边界4的起点计算 正M1坡口终点 End of interval 选 Dist_From_end 从边界4的终点计算 负-M2 WEL, LIM=4, M1=1500, M2=-2000, SID=AFT, BEV=310, BVT='AYS-2';举例4：边界4的AYS-3坡口坡口终点Start of interval 选 Dist_From_start 从边界4的起点计算 正M2 WEL, LIM=4, M2=1500, SID=AFT, BEV=307, BVT='AYS-3';⑶ 边界有余量的坡口，虽然内场不割坡口，但图中要标注焊接方法的文字代码。
⑷ 如果相邻分段之间有板厚差，当厚板无余量，薄板有余量时，薄板仍然要建模，坡口代码BEV=100，文字按要求填。
例如，WEL, LIM=1, SID=TOP, BEV=100, BVT='CVN'；否则系统不会处理厚板的过度斜。
内场得不到过度斜信息而无法加工。
⑸ 如有疑问时可以切剖面检查坡口是否正确。