基于ansys玻璃钢快艇结构参数化.doc
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基于ansys玻璃钢快艇结构参数化,摘要目前，玻璃钢快艇的速度越来越快，对玻璃快艇的结构要求越来越高，为了减轻艇体的重量和优化艇体结构，设计师设计出大量的新型快艇，而现有关于玻璃钢快艇的结构强度设计计算方法（或规范）总是滞后于实船设计的要求，因而也落后于市场的需求，使得工程师常常处于结构设计的尴尬境地。有限元分析方法是现行较为通用的船舶结构强度分析计算方...
内容介绍
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摘 要
目前，玻璃钢快艇的速度越来越快，对玻璃快艇的结构要求越来越高，为了减轻艇体的重量和优化艇体结构，设计师设计出大量的新型快艇，而现有关于玻璃钢快艇的结构强度设计计算方法（或规范）总是滞后于实船设计的要求，因而也落后于市场的需求，使得工程师常常处于结构设计的尴尬境地。有限元分析方法是现行较为通用的船舶结构强度分析计算方法，因此有限元方法是玻璃钢快艇结构分析的较佳选择。在使用有限元软件对船舶进行结构设计分析时，对使用者的软件专业知识要求较高，而且工程师需要花费大量的时间在有限元模型的建立和修改上。在建模过程中前处理过程繁琐、复杂、容易出错，因此需要寻找一种高效便捷的解决方法。本文将参数化的思想引入有限元分析过程中，以参数的形式建立调整分析模型。
本文首先针对玻璃钢材料的结构特点进行初步研究，采用经典层合理论分析了玻璃钢层合板的应力-应变关系，并采用Reissner理论分析了玻璃钢夹芯结构的应力-应变关系。根据玻璃钢材料的特点选取了ANSYS中特有层合单元来模拟玻璃钢的层合和夹层结构，并将ANSYS层合单元的计算结果与已有试验进行对比分析。
其次，针对玻璃钢快艇的结构，本文基于ANSYS平台开发了玻璃钢快艇的结构强度参数化有限元分析软件。运用ANSYS及其参数化设计语言APDL编写有限元分析模块，并借助开发工具VB.NET完成该系统与ANSYS之间的数据交互，并实现了对ANSYS的封装。从而使对玻璃钢快艇结构的分析变的高效、便捷，具有较好的工程实用价值。
最后，以64’玻璃钢快艇实艇为算例，对开孔舱段、未开孔舱段、艇底板架和舷侧板架进行计算分析。分析结果与实艇实际情况符合性较好，说明该系统可靠具有很好的工程应用前景。
关键词 快艇；玻璃钢；结构强度；有限元；参数化
Abstract
With the development of yacht’s material, a plenty of new-type yachts are designed to achieve the requirements of high speed of yacht. However, the limitation of calculation method for the structural strength could not catch up with the requirements of designs and markets. The FEA, which is a common calculated method for ship’s structural strength, can be the best choice to analyze FRP yacht. The advanced technology requires designers’ advanced special knowledge and plenty of time on building and improving finite element model and there are also some other problems during the process, such as complex process, fallible, time-consuming. What we need to do is find a more efficient way. In this article we link the thoughts of parameter to the FEA to rebuild and adjust analysis model.
Firstly, we took advantage of typical laminated theory to analyze the relationship between stress-strain and FRP lamination, and then observed the stress-strain relationship between FRP sandwich structure and Reissner theory. According to the characters of FRP materials, we chose ANSYS which has special lamination to simulate FRP lamination and sandwich and compared the results of calculation and experiments.
Secondly, we designed a new type FEA software which is based on ANSYS to analyze the strength parameter of FRP yacht. This software, with ANSYS and APDL, did analysis model and then achieved the digital exchanges between system and ANSYS with the help of VB NET. All of these processes could make the FRP yacht analysis more efficient, convenient and more practically valuable.
At last we take 64’ FRP yacht for example to calculate and analyze the hole cabin, cabin without hole，bottom plane profile plane. The results suggest that the analysis matches well with the yacht’s actual situation. So this system will be well applied in practice.
Key words: yacht, FRP, structural strength, finite element, parametric
目 录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.1.1 国内外FRP游艇业概况 1
1.1.2船舶有限元分析技术的研究概况 2
1.1.3参数化技术在有限元领域的发展概况 3
1.2课题提出 3
1.3本文研究内容 5
第2章 参数化技术及系统开发模块 6
2.1 参数化技术 6
2.2 参数化平台ANSYS简介 9
2.3 APDL编程语言及二次开发 10
2.3.1参数的使用 11
2.3.2参数化数组 11
2.3.3使用宏命令 12
2.3.4循环与分支控制命令 12
2.4 系统开发工具Visual Basic 2008 13
2.4.1 .NET Framework 体系结构 13
2.4.2 .NET框架的核心要素 14
2.4.3 Visual Basic.NET的新功能 14
2.5 本章小结 14
第3章 复合材料层合板的宏观力学性能 16
3.1 各向异性材料的应力应变关系 16
3.2经典层合理论 17
3.3夹层结构理论 20
3.3.1Reissner理论 20
3.3.2 Hoff理论 25
3.3.3ПpycakoB一杜庆华理论 26
3.4 ANSYS层合单元 26
3.4.1单元选择 26
3.4.2单元夹层结构处理 27
3.4.3试验数据与单元计算结构比较 28
3.5 本章小结 30
第4章 玻璃钢快艇结构及载荷 31
4.1玻璃钢船体结构形式 31
4.1.1 曲面单板无骨架船体 31
4.1.2 槽形单板少量骨架船体 31
4.1.3曲面单板 31
4.1.4 骨材剖面形式 32
4.2 作用在艇体上的力 33
4.2.1惯性力的计算 33
4.2.2艇体受到的重力和举力 34
4.2.3波浪冲击力 35
4.3滑行艇艇体结构设计计算 37
4.3.1使用范围 37
4.3.2波浪对艇体的冲击力 37
4.3.3艇体惯性力 39
4.3.4艇体浮力 39
4.3.5艇底计算载荷 40
4.3.6舷侧和甲板的计算载荷 41
4.4本章小结 41
第5章 参数化分析程序 43
5.1概述 43
5.2 wyf-FEA与ANSYS软件的接口 45
5.3 参数定义 46
5.4几何模型生成 47
5.4.1建模原则 47
5.4.2 编号控制 47
5..
目前，玻璃钢快艇的速度越来越快，对玻璃快艇的结构要求越来越高，为了减轻艇体的重量和优化艇体结构，设计师设计出大量的新型快艇，而现有关于玻璃钢快艇的结构强度设计计算方法（或规范）总是滞后于实船设计的要求，因而也落后于市场的需求，使得工程师常常处于结构设计的尴尬境地。有限元分析方法是现行较为通用的船舶结构强度分析计算方法，因此有限元方法是玻璃钢快艇结构分析的较佳选择。在使用有限元软件对船舶进行结构设计分析时，对使用者的软件专业知识要求较高，而且工程师需要花费大量的时间在有限元模型的建立和修改上。在建模过程中前处理过程繁琐、复杂、容易出错，因此需要寻找一种高效便捷的解决方法。本文将参数化的思想引入有限元分析过程中，以参数的形式建立调整分析模型。
本文首先针对玻璃钢材料的结构特点进行初步研究，采用经典层合理论分析了玻璃钢层合板的应力-应变关系，并采用Reissner理论分析了玻璃钢夹芯结构的应力-应变关系。根据玻璃钢材料的特点选取了ANSYS中特有层合单元来模拟玻璃钢的层合和夹层结构，并将ANSYS层合单元的计算结果与已有试验进行对比分析。
其次，针对玻璃钢快艇的结构，本文基于ANSYS平台开发了玻璃钢快艇的结构强度参数化有限元分析软件。运用ANSYS及其参数化设计语言APDL编写有限元分析模块，并借助开发工具VB.NET完成该系统与ANSYS之间的数据交互，并实现了对ANSYS的封装。从而使对玻璃钢快艇结构的分析变的高效、便捷，具有较好的工程实用价值。
最后，以64’玻璃钢快艇实艇为算例，对开孔舱段、未开孔舱段、艇底板架和舷侧板架进行计算分析。分析结果与实艇实际情况符合性较好，说明该系统可靠具有很好的工程应用前景。
关键词 快艇；玻璃钢；结构强度；有限元；参数化
Abstract
With the development of yacht’s material, a plenty of new-type yachts are designed to achieve the requirements of high speed of yacht. However, the limitation of calculation method for the structural strength could not catch up with the requirements of designs and markets. The FEA, which is a common calculated method for ship’s structural strength, can be the best choice to analyze FRP yacht. The advanced technology requires designers’ advanced special knowledge and plenty of time on building and improving finite element model and there are also some other problems during the process, such as complex process, fallible, time-consuming. What we need to do is find a more efficient way. In this article we link the thoughts of parameter to the FEA to rebuild and adjust analysis model.
Firstly, we took advantage of typical laminated theory to analyze the relationship between stress-strain and FRP lamination, and then observed the stress-strain relationship between FRP sandwich structure and Reissner theory. According to the characters of FRP materials, we chose ANSYS which has special lamination to simulate FRP lamination and sandwich and compared the results of calculation and experiments.
Secondly, we designed a new type FEA software which is based on ANSYS to analyze the strength parameter of FRP yacht. This software, with ANSYS and APDL, did analysis model and then achieved the digital exchanges between system and ANSYS with the help of VB NET. All of these processes could make the FRP yacht analysis more efficient, convenient and more practically valuable.
At last we take 64’ FRP yacht for example to calculate and analyze the hole cabin, cabin without hole，bottom plane profile plane. The results suggest that the analysis matches well with the yacht’s actual situation. So this system will be well applied in practice.
Key words: yacht, FRP, structural strength, finite element, parametric
目 录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.1.1 国内外FRP游艇业概况 1
1.1.2船舶有限元分析技术的研究概况 2
1.1.3参数化技术在有限元领域的发展概况 3
1.2课题提出 3
1.3本文研究内容 5
第2章 参数化技术及系统开发模块 6
2.1 参数化技术 6
2.2 参数化平台ANSYS简介 9
2.3 APDL编程语言及二次开发 10
2.3.1参数的使用 11
2.3.2参数化数组 11
2.3.3使用宏命令 12
2.3.4循环与分支控制命令 12
2.4 系统开发工具Visual Basic 2008 13
2.4.1 .NET Framework 体系结构 13
2.4.2 .NET框架的核心要素 14
2.4.3 Visual Basic.NET的新功能 14
2.5 本章小结 14
第3章 复合材料层合板的宏观力学性能 16
3.1 各向异性材料的应力应变关系 16
3.2经典层合理论 17
3.3夹层结构理论 20
3.3.1Reissner理论 20
3.3.2 Hoff理论 25
3.3.3ПpycakoB一杜庆华理论 26
3.4 ANSYS层合单元 26
3.4.1单元选择 26
3.4.2单元夹层结构处理 27
3.4.3试验数据与单元计算结构比较 28
3.5 本章小结 30
第4章 玻璃钢快艇结构及载荷 31
4.1玻璃钢船体结构形式 31
4.1.1 曲面单板无骨架船体 31
4.1.2 槽形单板少量骨架船体 31
4.1.3曲面单板 31
4.1.4 骨材剖面形式 32
4.2 作用在艇体上的力 33
4.2.1惯性力的计算 33
4.2.2艇体受到的重力和举力 34
4.2.3波浪冲击力 35
4.3滑行艇艇体结构设计计算 37
4.3.1使用范围 37
4.3.2波浪对艇体的冲击力 37
4.3.3艇体惯性力 39
4.3.4艇体浮力 39
4.3.5艇底计算载荷 40
4.3.6舷侧和甲板的计算载荷 41
4.4本章小结 41
第5章 参数化分析程序 43
5.1概述 43
5.2 wyf-FEA与ANSYS软件的接口 45
5.3 参数定义 46
5.4几何模型生成 47
5.4.1建模原则 47
5.4.2 编号控制 47
5..
