船舶工業

船舶工業被稱為機械工業之母,造船本身應用的科技十分廣泛,因此亞洲國家如日本、韓國、中國等國的工業都由造船業崛起。船體本身結構非常複雜,且無論輪船或是潛艇,本身行駛於空氣與海水兩種介質之間,所處的環境也相對複雜。Abqus在船舶的CAE分析方面,不但本身具備強大的非線性分析功能,且擁有熱-固與流-固等多物理場耦合運算功能,另外可與CFD軟體做緊密的結合,配合Isight for Abaqus可達到設計最佳化的目標。

船舶總體的強度分析

船舶的總體強度分析在船舶的設計中是首先需要考慮的問題。船舶的結構龐大,往往是計算模擬的難點所在,且在設計上針對結構輕量化的減重與安全性問題、複合材料以及高分子材料的使用以及船體航行的穩定性都是非常重要的課題。Abaqus針對這類大型問題,擁有專門的技術可以在工程應用領域對此類問題獲得良好的求解。

船舶的頻率分析

Abaqus推出了AMS(Automated Multilevel Substructure)求解器,可以解決大模型的模態提取問題。同時Abaqus還提供了聲學元素來模擬濕模態提取的問題,利用該元素可以模擬周圍水的重量、壓力以及船體濕表面和附著水的粘著作用。下突圍採用Abaqus對船艦進行了濕模態分析,結果和設計值非常吻合。

水中爆振分析

實船的實驗耗資巨大,且由於是瞬態實驗很多現象不易發覺,故而數值計算在水下爆炸(UNDEX)的分析中能起到重要的作用。下圖為潛艇在水中航行受到漁雷爆炸衝擊,在Abaqus中可以模擬流-固與聲-固耦合的問題。

Abaqus中採用Geers-Hunter模型和“waveless”模型來實現氣泡載入功能,以及基於壓力的空蝕效應(Cavitation)模型可以很方便的模擬氣泡對艦船的二次打擊,以及非線性流體的空蝕效應。下圖是國內某研究機構採用Abaqus對某型號的艦艇進行了水下爆炸的氣泡脈動研究,氣泡到達時間大約是衝擊波達到時間後的0.6秒。

船載設備抗衝擊分析

Abaqus推出了專門評估船載設備在受到衝擊載荷時的峰值響應的分析工具——DDAM for Abaqus。下圖是美國海軍水下武器中心採用DDAM for Abaqus對安裝在箱型樑上的泵進行了DDAM的分析,獲得了其受到衝擊時的峰值回應情況,以及部件對整體模態的貢獻。

船舶結構擱淺損傷分析

船舶擱淺是一種經常發生的事故,有限元素模擬擱淺過程,可以提供設計和分析依據。碰撞過程:由Abaqus/Explicit實現。

運動開始0.0743s後發生碰撞;運動開始1.1s後結構出現最大應力;最大應力發生在碰撞點附近。