船舶行业简介

现代造船技术正朝着高度机械化、自动化、集成化、模块化、计算机化方向发展，大型、高附加值船舶工程装备将成为世界船舶市场竞争的焦点，同时，船用设备也成为现代船舶的重要组成部分，价格约占船价的60%～70% 。经过改革开放三十余年的奋斗拼搏，中国船舶制造业整体上已处于成熟期，行业运营能力高于其他制造业。中国已成为世界第三造船大国，出口市场扩大到了世界60多个国家和地区。2004年以来，我国在一系列高技术船舶的设计上实现了核心技术的突破。在今后一个时期，我国船舶的发展要从两个方面来考虑，一个方面主要是船型要不断优化，包括VLCC、集装箱船、散货船、游船等等，在国际上形成一批品牌。另一方面，要通过技术创新，不断开发，要形成一批在国际上有优势的，高附加值的船型，实现从造船大国向造船强国的历史性跨越。

近年来，用户对产品安全性和可靠性要求越来越严苛，同时对产品的研发周期以及设计成本和可靠性等都提出了更严格的要求，市场需要我们能够在更短的时间内设计出高可靠性、低成本的产品，以适应其需求。然而，传统的“设计-试验-修改-试验”思路需要大量的人力、物力和财力，而借助有限元分析方法，设计人员可以从产品设计阶段开始发现问题、优化设计、改进方案和一体化优化流程，极大的缩短了研发周期，降低研发成本，该方法也正在各行各业扮演着重要角色。

船舶的结构设计复杂、而且其运行环境经常是高速、强水流、强气流等条件，所以要求用可靠的软件来计算在复杂载荷条件下结构的静、动力响应，损伤破坏和系统的寿命。要达到这一要求，分析软件不但必须具有一般的静动强度分析功能和结构动力学分析功能，而且 在非线性静力/动力、断裂破坏、各种非线性材料包括复合材料、以及各种复杂的复合高度非线性问题的求解方面都应具有良好的解决方案。

由于船舶的运行环境十分复杂，设计软件还要求能够模拟复杂的载荷和边界条件。另外，分析软件还应该既具有很强的数值运算能力和高效的求解技术，还应该具有快速生成网格的技术、方便的前后处理技术、以及良好的开放性特征。对于船舶行业设计过程遇到的突出矛盾和问题，从应用领域来分主要有以下四个方面：

1、军用船舶：主要考虑考虑在战争中的生存能力，如水下爆炸的时候抗击冲击波的能力；提高舰船的隐蔽性，船载设备在爆炸载荷下的生存能力等。

2、游艇和客运船舶：对于小型的船只和游艇，主要是考虑船舶的总体强度，减低振动的影响，以及制造成本；对于大型的客船，主要也是考虑船舶的强度、在风浪中的承载力以及减低振动的影响，并减短设计周期；对于赛艇，主要是提高性能和减轻质量，会设计大量新型复合材料的设计。

3、商用货运船舶：主要是提高船舶的质量，提高承载力，尤其是近年来一些新型船舶的出现，如LNG船、LPG船，对设计要求越来越高。

4、发动机等船舶辅助设施的要求是提高能效、减轻重量、减振降噪。

1.动态冲击分析

在进行水下爆炸分析中，一般只对船体进行分析，而不考虑船载的各种设备具体结构。ABAQUS针对于此推出了专门评估船载设备在受到冲击载荷时的峰值响应的分析工具——DDAM for ABAQUS。

DDAM这项技术最初是美国海军用来评估当舰船受到水下爆炸影响时舰船上的装备的峰值响应，ABAQUS 公司和美国海军合作推出了DDAM for ABAQUS，集成了美国海军进行 DDAM分析的技术手段和频谱的选取标准，并含标准输入输出表格以及NAVSEA提供的数类结果曲线和表格。

2.电子设备热分析

舰船电子设备的热问题也是经常需要考虑的因素，直接影响系统的稳定运行。ABAQUS具有强大的热分析能力，可以进行如下一些热分析：稳态热传导、瞬态热传导、对流散热分析、热辐射分析、热应力分析、绝热分析、热接触分析、摩擦生热分析、热疲劳分析、完全热——固耦合分析、顺序热——固耦合分析、热——电耦合分析，以及在电子领域的湿气分析等。对于这些分析，多数可以直接在软件中选择相应分析类型进行设置并计算，部分分析，软件提供二次开发子程序接口，方便用户根据实际需要设定求解参量。

3.船舶结构搁浅损伤分析

船舶在运营时，有可能会发生搁浅现象，对船舶搁浅进行分析可以评估在这样的情况下，船舶的损伤程度，及损伤最可能发生的部位。ABAQUS的显式动力学模块可以很好的对这种现象进行模拟，采用板单元来模拟船的外壳，梁单元可以用来模拟隔框和桁条等模型。用刚体模型来模拟锥形或者钝头的岩石。利用ABAQUS的接触对模型在岩石和船体的蒙皮之间定义接触对。右图是用ABAQUS对长104.2米重22700 吨的船进行搁浅的分析的结果，模拟结果和实际情况对比，两者符合的较好。