船舶强度与结构设计 第9 章 有限元法在船体结构设计中的应用 9.1 概述 近年来， 由于新型船舶的建造、船舶的大型化以及新结构、新材料不断出现，船舶结构的屈曲、弹塑性破坏、疲劳和断裂等问题日趋受到重视，迫使我们寻找新的、有效的船体结构分析方法。 有限元法是一种基于变分原理的把连续体离散化的数值解法，具有适应性强，效能较高等优点。有限元法的实质是把求解区域分为有限个单元，这些单元只在求解区域的节点处和单元的边界上互相连接，这样求解区域被离散了，并且表示为有限个单元的组合体。有关有限元的理论可参见有关教材。 应用有限元分析方法，可将船体结构离散为能精确模拟其承载模式和变形情况的有限个单元，可详尽地表述船体结构的微观细节，真实地表达出各个构件间的协调关系与变化，可以求出各个关心构件或区域的实际变形与应力。这种方法是目前 船体强度 分析最 准确、最 完 善 的方法，也 是在理性结构设计中，最 能精确预 报 结构对 载荷 响 应的结构分析方法。 有限元软 件就 是有限元方法的计算 机 程 序 或程 序 系统 ，有通 用和专 用两 种。自 20 世 纪70 年代 后 期 ，引 入 我国 的各种大、中型专 用和通 用有限元著 名 软 件有ABAQUS, ANSYS, ADINA, SAP, MARC, NASTRAN [24]等。船舶行 业 中主 流 的有限元软 件是NASTRAN，它 具有开 放 式的、全 模块 化的组织 结构使其不但 拥 有很 强的分析功 能而 又 保 证 很 好 的灵 活 性，使用者 可针 对 自 己 的工 程 问题和系统 需 求通 过 模块 选 择 、组合获 得 最 佳 的应用系统 。针 对工 程 实际应用，NASTRAN中有近70 余 种单元独 特 的单元库 。所 有这些单元可满 足NASTRAN各种分析功 能的需 要 ，且保 证 求解的高精度 和高可靠 性。模型建好 后 ，NASTRAN即 可进 行 分析，如 动 力分析、非 线 性分析、灵 敏 度 分析、热 分析等。此 外 ，NASTRAN的新版 本 中还 增 加 了更 为完 善 的梁 单元库 ，同 时 新的基于P单元技 术 的界面 单元的引 入 可有效地处理网 格 划 分的不连续性(如 实体单元与板 壳 单元的连接)，并自 动 地进 行MPC约 束 。 除 了通 用有限元软 件外 ，世 界上各主 要 造船国 家 都 进 行 了巨 额 投 资 ，经 过 长 期 的开发 ，在20 世 纪9...
