一种船舶结构力学分析方法、终端设备及存储介质技术

本发明专利技术涉及一种船舶结构力学分析方法、终端设备及存储介质，该方法中包括：将船体结构离散为多根具有空间位置的梁单元；构建梁单元截面的二维有限元模型，计算得到梁单元截面的属性文件；通过各离散的梁单元的空间位置确定各梁单元的参考线位置和空间位置；基于各梁单元的参考线位置和空间位置，获得各梁单元之间的空间耦合关系；基于各空间耦合关系建立对应的各连接器单元；将所有梁单元与连接器单元进行装配，结合船体结构的载荷工况和边界条件，建立船体梁结构分析模型；基于船体梁结构分析模型对船体的力学响应信息进行分析。本发明专利技术可以快速预报相同材料、不同材料大型多层上建船舶的力学行为响应。舶的力学行为响应。舶的力学行为响应。

【技术实现步骤摘要】
一种船舶结构力学分析方法、终端设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及船体结构分析领域，尤其涉及一种船舶结构力学分析方法、终端设备及存储介质。

技术介绍

[0002]对于大型客船、豪华邮轮等船舶，上层建筑参的尺度大、层数多，参与总纵弯曲的程度越来越大，对应的主船体与上层建筑之间、多个上层建筑之间的作用关系也越加复杂。在总强度设计中不计入上层建筑，显然过于保守，尤其对于带有大型上层建筑的船舶而言，上层建筑参与总纵弯曲的程度较大，不能忽略其影响。探究大型船舶上层建筑与主船体之间以及多个上层建筑之间的各向耦合关系对于改善大型船舶的力学性能、结构安全等具有十分重要的意义。
[0003]现有的有限元法能有效模拟船体结构的力学响应，但计算精度、时间等受限于模型简化程度、结构尺度和计算机硬件配置等。理论方法具有良好的时效性，但双梁理论假定水平剪力和垂向拉压力的解析表达式为余弦三角函数，与实际受力分布存在一定差异，且没有考虑上层建筑端点效应；耦合梁理论求解难度较大且要求上层建筑、主船体长度相等、材料相同。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种船舶结构力学分析方法、终端设备及存储介质。
[0005]具体方案如下：
[0006]一种船舶结构力学分析方法，包括以下步骤：
[0007]S1：将船体结构离散为多根具有空间位置的梁单元；
[0008]S2：构建梁单元截面的二维有限元模型，计算得到梁单元截面的属性文件；
[0009]S3：通过各离散的梁单元的空间位置确定各梁单元的参考线位置和空间位置；
[0010]S4：基于各梁单元的参考线位置和空间位置，获得各梁单元之间的空间耦合关系；
[0011]S5：基于各空间耦合关系建立对应的各连接器单元；
[0012]S6：将所有梁单元与连接器单元进行装配，结合船体结构的载荷工况和边界条件，建立船体梁结构分析模型；
[0013]S7：基于船体梁结构分析模型对船体的力学响应信息进行分析。
[0014]进一步的，步骤S2中采用网格梁界面方法进行船体梁离散后的空间结构截面的建模。
[0015]进一步的，步骤S2在计算得到梁单元截面的属性文件之前还包括：输入预定义的截面点的信息，以得到截面点的属性。
[0016]进一步的，步骤S7中力学响应信息包括应力数据、应变数据和变形情况。
[0017]一种船舶结构力学分析终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中
并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本专利技术实施例上述的方法的步骤。
[0018]一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本专利技术实施例上述的方法的步骤。
[0019]本专利技术采用如上技术方案，综合考虑了船体梁截面特征和有限元网格截面特征属性，将船体梁离散成若干个所需空间结构；研究多层船体梁之间各向耦合关系，用若干根相互耦合的梁单元来表征整个船体结构的力学响应，相邻梁单元之间通过连接器单元来模拟各向耦合作用，形成耦合梁系模型，从而快速预报相同材料、不同材料大型多层上层建筑船舶的力学行为响应。
附图说明
[0020]图1所示为本专利技术实施例一的流程图。
[0021]图2所示为该实施例中网格梁截面示意图。
[0022]图3所示为该实施例中带全尺度上层建筑的板架梁测试图及A
‑
A截面形状及尺寸图。
[0023]图4所示为该实施例中载荷工况示意图。
[0024]图5所示为该实施例中板架梁挠度示意图。
[0025]图6所示为该实施例中沿长度方向的正应力分布情况示意图。
[0026]图7所示为该实施例中沿截面高度方向的正应力分布情况示意图。
[0027]图8所示为该实施例中梁与梁之间剪应力分布情况示意图。
[0028]图9所示为该实施例中带部分尺度上层建筑的板架梁示意图。
[0029]图10所示为该实施例中板架梁挠度示意图。
[0030]图11所示为该实施例中沿长度方向的正应力分布情况示意图。
[0031]图12所示为该实施例中沿截面高度方向的正应力分布情况示意图。
[0032]图13所示为该实施例中梁与梁之间剪应力分布情况示意图。
[0033]图14所示为该实施例中带多材料上层建筑板架梁的挠度示意图。
[0034]图15所示为该实施例中挠度误差示意图。
[0035]图16所示为该实施例中0
°
铺层的复合材料上层建筑梁正应力沿长度方向分布示意图。
[0036]图17所示为该实施例中
±
45
°
铺层的复合材料上层建筑梁正应力沿长度方向分布示意图。
[0037]图18所示为该实施例中90
°
铺层的复合材料上层建筑梁正应力沿长度方向分布示意图。
[0038]图19所示为该实施例中铝合金上层建筑梁正应力分布示意图。
[0039]图20所示为该实施例中钢质主船体梁正应力分布示意图。
[0040]图21所示为该实施例中多材料板架梁正应力沿高度方向分布示意图。
[0041]图22所示为该实施例中四种不同形式梁模型示意图。
[0042]图23所示为该实施例中挠度沿长度方向分布示意图。
[0043]图24所示为该实施例中挠度误差示意图。
[0044]图25所示为该实施例中正应力沿长度方向分布示意图。
[0045]图26所示为该实施例中正应力沿高度方向分布示意图。
[0046]图27所示为该实施例中正应力误差示意图。
具体实施方式
[0047]为进一步说明各实施例，本专利技术提供有附图。这些附图为本专利技术揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本专利技术的优点。
[0048]现结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步说明。
[0049]实施例一：
[0050]本专利技术实施例提供了一种船舶结构力学分析方法，即网格梁截面
‑
耦合梁方法，根据耦合梁理论的分析及数值验证，将整个结构的力学响应通过多根相互耦合的梁来描述，因而将整个船体横剖面离散成一组梁系模型，以这些梁单元来代表参与船体梁总纵弯曲的纵向结构件，相邻梁单元之间以分布的连接器单元来模拟耦合作用，这些连接器单元可以表征舷侧板、柱子和纵舱壁等，用以传递不同甲板之间的垂向力、切向力(沿船长方向)。如图1所示，所述方法包括以下步骤：
[0051]S1：将船体结构离散为多根具有空间位置的梁单元。
[0052]利用耦合梁方法分析船体结构的力学响应，须根据需求将船体梁离散成多个空间结构，在船体承受载荷时这些空间结构跟梁的响应是类似的。
[005本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船舶结构力学分析方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将船体结构离散为多根具有空间位置的梁单元；S2：构建梁单元截面的二维有限元模型，计算得到梁单元截面的属性文件；S3：通过各离散的梁单元的空间位置确定各梁单元的参考线位置和空间位置；S4：基于各梁单元的参考线位置和空间位置，获得各梁单元之间的空间耦合关系；S5：基于各空间耦合关系建立对应的各连接器单元；S6：将所有梁单元与连接器单元进行装配，结合船体结构的载荷工况和边界条件，建立船体梁结构分析模型；S7：基于船体梁结构分析模型对船体的力学响应信息进行分析。2.根据权利要求1所述的船舶结构力学分析方法，其特征在于：步骤S2中采用网格梁界面方法进行船体梁离散后的空间结构截...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓文，朱兆一，彭苗娇，陈清林，蔡应强，刘鑫，盛婷，阮志杰，
申请(专利权)人：集美大学，
类型：发明
国别省市：