在油船设计中，按照CSR(共同结构规范)要求，船长150m及以上的船舶必须用有限元分析对船体结构进行强度评估。按规范要求，分析应包括三舱段有限元强度分析(粗网格)、详细应力分析(细网格)、热点应力分析(精细网格)。建模使用通用软件MSC patran/nastran，ABS safe ship TSA加边界条件及载荷。现对某型70 000吨级油船进行具体有限元分析。
      规范要求中部舱段有限元模型的纵向范围应覆盖船中三个货舱长度。当中部货油舱区域的舱室长度不同时，有限元模型的中间货舱的长度应取最长货油舱的长度。模型两端应包括横舱壁。当货舱设置槽形横舱壁时，模型前后端应包括槽形横舱壁的完整壁凳结构，前后端超出端部横舱壁的模型长度应相等，模型端部的强框架应一并建模，根据要求，本船的三舱段模型范围为FR80~FR161，包含三、四、五货舱段，水密横舱壁为FR83，FR107，FR131，FR155。        
      对模型中的船体外板、内底、双层底肋板及析材、横向主要构件、甲板采用四节点板壳单元模拟，单元长宽比不大于4: 1。在船体的高应力区和高应力变化区，应该尽可能避免使用三角形的单元。对于承受水压力和货物压力的各类板上的扶强材以及纵析、强横梁等主要构件上的而板和加强筋用二节点梁单元模拟，T型材腹板采用杆单元模拟，有限元模型的网格尽量遵从骨材实际排列规律，本船中横向按照纵骨划分，纵向按肋板间距四等份划分，典型横剖而网格及三舱段粗网格模型。
      三维有限元模型两端用弹簧支撑反映其所受剪力，总体坐标系y自由度上有刚度的弹簧单元应沿甲板、内底板和外底板节点上施加，总体坐标系z自由度上有刚度的弹簧单元应沿舷侧板、内壳板和油密纵舱壁的垂直部分处节点上施加。
      模型建完后，即可导入ABS safesitip软件的TSA模块中进行加载及边界条件：1)模型检查。在TSA中，使用工具Global-FEA工具栏model check进行检查，一般查看是否有重复节点、重复而单元或线单元、模型是否存在不合要求的单元、是否存在错误定义，没有问题后即可进行下步操作。2)导入有限元模型。通过工具Translate FEmodel导人模型。3)输入基本参数。工具prepare loadinginputs，输入本船基本参数，为后续加载提供准备条件。4)自动加边界条件，search tank bonndaries。5)自动加载，生成load case Patran中也可以加载荷，但是由于CSR的颁布，使得工况更为复杂，手工形成工况非常繁琐，而且也容易出错，现在各船级社都开发出相应的软件用于加载，本船就是使用ABS safesy软件的TSA模块加载。(6)分析。TSA软件计算分析调用的是nastran，在file-prefence中可以设置关联，分析完成后，可以得到0P2类型的结果文件，结果可以在TSA中直接看到。
      三维有限元舱段分析结果表明，应力集中部位的应力往往超过220 N。因此在这些部位设计时可采取以下措施：强横梁和水平撑材端部肘板的趾端应加厚，趾端处应设置软趾，强横梁、水平撑材与纵舱壁垂直析材连接处应以圆弧连接，向平直部分过渡应以切线过渡，避免产生折角，在双层底处，纵舱壁垂直析的背而应设置支撑肘板。

                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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