基于ANSYS的80FT游艇结构强度校核

船舶与海洋工程本科毕业论文

青 岛 科 技 大 学

基于ANSYS的80FT游艇结构强度分析 题 目 __________________________________

__________________________________

辛峻峰 指导教师__________________________ 辅导教师__________________________ 赵悦 学生姓名__________________________ 1205080225 学生学号__________________________

机电工程 ______________________________船舶与海洋工程 船舶122 学院 ____________________________专业班 ________________

6 月 ___6 2016 ______年 ___日

1

船舶与海洋工程本科毕业论文

1绪论

1.1研究背景

纵观全世界，在游艇行业有着一个多元化而且广阔的市场前景，而游艇的价格也是不等的，可根据人们需要进行设计建造，其价值也是根据人们需求所赋予的。

世界众多富豪钟与超级豪华游艇，而普通的钓鱼船，休闲艇则是大多数中层社会人士喜欢的。北美占世界游艇市场份额的55.9％，大多数游艇销售单价在1.5万－5万美元之间，豪华游艇的销量只占2.5％；欧洲市场是较为广泛的游艇销售市场，其中主要销售的也只是豪华类游艇，平均的销售价格大约为10万美元，合70万人民币。目前，欧美游艇价格已经进一步滑落。在美洲，大约有1700万家庭有游艇，但是这之间大多数都是帆船，所占比例为70％，中小型游艇占80％，这些中小型游艇都是5万美元左右的。这几年美洲的游艇销售平均价格为3万美元，折合人民币不到20万，而欧洲的中小型游艇以及帆船也占了84％的比例。

1.2研究方向

在本文中，参照《游艇入级与建造规范（2012）》对所需要校核的船体进行校核检验，主要涉及的是船体物理强度的验证。在检验的过程中，主要是利用电脑模拟实验结果，采集模拟实验的数据进行计算校核，这样一来就可以根据所设计的艇体进行较科学真是的情况。如果船体达不到要求，则需要进行修改，主要从几何模型上修改，然后依次建立有限元模型，再模拟实验，最后验证。如此一直循环，直至船体结构达到要求。

1.3研究目的

采用计算机软件模拟实际结果的实验。

本文中主要采用ANSYS这款有限元分析软件对本文所需要研究的模型船体进行模拟实验，数据测量。通过本文可以了解到ANSYS的一些基本的使用方法，模型的建立，载荷加载分析，船体结构强度计算的方法。

1.4研究意义

对于本项目，主要是研究船体的结构类问题，看结构是否符合要求，如符合要求则可以投入生产，如不符合要求则需要进一步的修改。在通常情况，做实体实验的时候需要的成本比较大，而且实验条件要求也比较严格，所以初步可以进行模拟实验。对于结构强度问题，无非就是受力问题。在ANSYS里面就可以对的模型船加载任意的静力载荷，此时就可以读出船体模型的各部分受力的情况，据此就可以分析船体的结构强度问题。

2

船舶与海洋工程本科毕业论文

1.5研究方法

对于结构而言，就是研究受力。要研究受力，则需要有模型。既然这样开始就需要建立出船体的模型。有了模型导入到ANSYS软件里面，就可以模拟实验了。初步的几何模型主要是利用Pro/E来建立的。然后可利用Pro/E与ANSYS的数据对接以及共享功能，进行有限元模型的建立和分析。分析完成后，需要整理数据，然后依照《游艇入级与建造规范（2012）》依次对其进行校核。

3

船舶与海洋工程本科毕业论文

2 ANSYS基础概论

2.1 ANSYS的简介

ANSYS是一种有限元分析软件，它是由美国的ANSYS公司开发制作的，是目前最实用运算效率最高的工程类应用软件，在工程理论研究中，ANSYS可以与很多其他软件进行数据的交换以及数据的共享，例如ANSYS可以与CAD，Pro/E，Croe等共同使用一个数据库。在ANSYS中，这款软件集合结构，流场，电场，声场磁场与一台的综合性工程应用软件[1]。改软件在众多行业应用广泛，其中包括造船，铁路，海洋工程，医疗，生物，汽车交通，水利，核工业等领域。ANSYS不仅仅功能强大，而且运用起来还很简便。毫无疑问，ANSYS已经成为国际上最为流行的一款工程类运用软件，在历年的FEA中都是排名第一的。在国内，迄今为止有上百所高等院校运用ANSYS作为最基本的教学软件和有限元建模分析软件。

2.2 ANSYS的技术种类

作为当今世界上最热门的工程类运用软件的CAE的技术种类是非常繁多的，其中最基本的包括有限元发（FEM,即Finite Element Method），边界元法（BEM,即Boundary Element Method），有限差分法（FDM,即Finite Difference Element Method）等等。每种方法都有其对应的运用领域[2]。在每个运用领域里面，有限元发可以说是迄今为止运用的最为广泛的一种，而这种工程分析方法已经被运用在很多行业，比如化工行业，声学研究，电磁学研究，流体力学的理论研究，结构力学的研究，等等。在ANSYS中处理这些行业实际问题的时候是通过其软件本身的三个模块来共同协调处理的。

其中三个模块包括：前期处理模块，分析计算模块以及后期处理模块。

（1）前期模块是为工程实体建模以及网络的划分而准备的，在这个模块里面，使用者可以方便的构建自己所需要的有限元模；

（2）在ANSYS的分析计算模块里面，包含得有结构的线性与非线性，高度非线性，电磁场，流体动力学，压电学，声学，多物理场耦合等方面的分析，在这个模块里面，可以利用ANSYS里面的一些相应的程序来模拟多物理介质作用的环境，也可以运用其来进行灵敏度和结构优化分析；

（3）后期处理模块可以归类到分析结果的数据处理阶段，在这个模块里面，可以将所模拟出实验数据进行等值线显示，梯度显示，粒子流迹显示，矢量显示，立体切片显示，透明及半透明显示。也可以将结构以曲线，图标的形式显示或者输出。

这个软件里面有多种单元类型供给使用，而这些单元类型可以给模拟一些结构和相应研究物体的材料。ANSYS这种软件安装使用起来是非常方便的，它可以在PC端上使用，也可以在SGI,CRAY等端口使用。

在本文中所介绍到的主要是ANSYS的结构静力分析功能，所谓结构静力分析就是利

4

船舶与海洋工程本科毕业论文

用ANSYS进行模拟荷载情况，对于外来载荷所发生的应力，力和位移的求解。对于求解惯性和阻尼的结构的影响也可以使用该静力分析来进行求解。在利用ANSYS进行静力分析的过程中，软件里面的静力分析功能程序主要是进行线性和非线性两种分析，例如：塑性变形，膨胀变形，接触影响分析，大应变等情况。

2.3结构静力分析概论

结构分析定义：在有限元分析当中，结构分析方法是最常用的一个应用领域，对于结构静力分析这样一个术语，它是一个广义的概念，其中所包括众多工程应用问题，例如：土木工程中的房屋桥梁结构，车辆工程中的车身骨架，海洋工程中的船舶结构，航空工程中的飞机机身等，同时也包括各种机械的零件结构强度的问题。

在ANSYS这种工程应用软件中总共包括七种结构分析类型。当用户在应用的过程中位移或者说节点自由度是第一步所计算的基本未知量，而对于其他的一些未知量是可以用之前的基本未知量来导出的，例如应变，应力以及反力等。

静力分析——对于各种静力载荷作用下的位移以及应变的求解。其中包括线性和非线性两种分析方法。对于非线性分析方 …… 此处隐藏：11035字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……