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隨著船舶工業(yè)的發(fā)展及新船型的問世，對(duì)船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析及校核的計(jì)算方法提出了更高的要求。有限元方法由于能真實(shí)模擬船體的空間結(jié)構(gòu)和其承受的載荷分布，計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，在船體結(jié)構(gòu)分析方面的應(yīng)用已十分廣泛運(yùn)用有限元法進(jìn)行波浪載荷下整船分析時(shí)，能夠把動(dòng)態(tài)問題看作準(zhǔn)靜態(tài)問題。首先需要建立整船的有限元模型，然后把船體設(shè)計(jì)波浪載荷、靜水載荷、重力、慣性力通過處理后施加到整船的有限元模型上，通過有限元程序進(jìn)行計(jì)算分析求得位移和應(yīng)力，對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行判斷。上述步驟中，盡管總體結(jié)構(gòu)離散化比較繁瑣，但借助于功能強(qiáng)大的通用前處理軟件可以大大降低工作量，同時(shí)一般載荷(像重力和靜水載荷)的添加也并不困難，船體設(shè)計(jì)波浪載荷在已經(jīng)確定的情況下也容易施加。但船舶的運(yùn)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)引起的慣性力則需要對(duì)整船結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算分析后才能確定并施加求解，一般通用的有限元軟件沒有這樣的功能。
對(duì)上述有波浪載荷作用情形下的船體以及海洋結(jié)構(gòu)物強(qiáng)度的有限元分析問題，有專門軟件如SESAM軟件。在沒有上述專門軟件時(shí)，也可自行開發(fā)有限元軟件，但前后處理則很難保證直觀形象，而且工作量將大大增加。由于MSC公司前處理軟件PATRAN功能強(qiáng)大且使用方便以及NASTRAN在各種工程結(jié)構(gòu)的動(dòng)靜力分析中應(yīng)用廣泛，該軟件的可靠性是得到公認(rèn)的。為充分利用已有資源并盡量降低工作量，本研究運(yùn)用PATRAN及NASTRAN對(duì)波浪載荷作用下船體強(qiáng)度分析進(jìn)行探索及實(shí)踐，運(yùn)用本文方法，在PATRAN以及NASTRAN現(xiàn)有功能基礎(chǔ)上，結(jié)合自編慣性力計(jì)算程序，可較輕松實(shí)現(xiàn)波浪載荷作用下慣性力的計(jì)算及施加，完成整船準(zhǔn)靜態(tài)強(qiáng)度分析。
船舶波浪載荷的確定是需要一定工作量的，在此假定船體承受的波浪載荷已知，作用于船體的重力、靜水壓力以及波浪載荷為一不平衡力系，必然會(huì)引起船舶的各種運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生加速度以及相應(yīng)的慣性力，此慣性力與重力以及水作用力平衡。將重力、靜水壓力以及波浪載荷和慣性力施加于船體結(jié)構(gòu)，使船體處于自由泊由平衡狀態(tài)并加以合適邊界條件，即可進(jìn)行整船的運(yùn)動(dòng)分析。
由于界面友好，功能強(qiáng)大，運(yùn)用PATRAN進(jìn)行結(jié)構(gòu)離散化工作非常方便.另外，有限元網(wǎng)格劃分以及材料特性給定后，可以由Tools下拉菜單的Mass Properties得到結(jié)構(gòu)的質(zhì)心坐標(biāo)總質(zhì)量主轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、主慣性軸方向等有用信息。已知載荷的施加也十分方便，即使是波浪載荷，也可以利用場(chǎng)(Field)的特性使加載工作相對(duì)輕松。
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