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隨著對船舶性能要求的提高，全球船舶和海洋工程市場的競爭日趨激烈。毫無疑問，全球造船業(yè)的機(jī)會(huì)和挑戰(zhàn)并存，獲取利潤需要強(qiáng)有力的競爭手段和技術(shù)領(lǐng)先作為保障。降低設(shè)計(jì)成本，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提供更完善的服務(wù)和維護(hù)，對法規(guī)變化的快速反應(yīng)能力等，已經(jīng)成為船舶和海洋工程項(xiàng)目成功的關(guān)鍵。
全球各大造船企業(yè)，紛紛加大對先進(jìn)CAD/CAE/CAM技術(shù)的投入，把基于計(jì)算機(jī)輔助工程的設(shè)計(jì)技術(shù)與自動(dòng)化制造技術(shù)有機(jī)集成，支撐船舶和海上設(shè)施設(shè)計(jì)和建造規(guī)范的實(shí)施，并為評定和仲裁船舶和海上設(shè)施的失效提供詳細(xì)準(zhǔn)確的技術(shù)數(shù)據(jù)。
由于船舶的運(yùn)行環(huán)境十分復(fù)雜，而且其運(yùn)行環(huán)境經(jīng)常是高速、強(qiáng)水流、強(qiáng)氣流等條件，因此，在CAE分析中需要用可靠性高的軟件來計(jì)算在復(fù)雜載荷條件下結(jié)構(gòu)的靜、動(dòng)力響應(yīng)，損傷破壞和系統(tǒng)的壽命。此外，強(qiáng)大的數(shù)值運(yùn)算能力和高效的求解技術(shù)，以及快速生成網(wǎng)格的技術(shù)，方便的前后處理技術(shù)和良好的開放性特征也尤為重要。
從應(yīng)用領(lǐng)域來看，船舶行業(yè)在設(shè)計(jì)和CAE分析中遇到的問題主要有以下四個(gè)方面：
1、軍用船舶：主要考慮船舶在戰(zhàn)爭中的生存能力，如水下爆炸的時(shí)候抗擊沖擊波的能力；提高艦船的隱蔽性，船載設(shè)備在爆炸載荷下的生存能力等。
2、游艇和客運(yùn)船舶：對于小型的船只和游艇，主要是考慮船舶的總體強(qiáng)度，減低振動(dòng)的影響以及制造成本；對于大型的客船，主要也是考慮船舶的強(qiáng)度、在風(fēng)浪中的承載力以及減低振動(dòng)的影響，并減短設(shè)計(jì)周期；對于賽艇，主要是提高性能和減輕質(zhì)量，會(huì)設(shè)計(jì)大量新型復(fù)合材料的設(shè)施。
3、商用貨運(yùn)船舶：主要是提高船舶的質(zhì)量，提高承載力，尤其是近年來些新型船舶的出現(xiàn)， 如LNG船、LPG船，對設(shè)計(jì)要求越來越高。
4、發(fā)動(dòng)機(jī)等船舶輔助設(shè)施：要求是提高能效、減輕重量、減振降噪。
CAE技術(shù)在船舶行業(yè)中的應(yīng)用包括：
按規(guī)范完成船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括總體結(jié)構(gòu)分析，模態(tài)分析，屈曲分析，噪聲和振動(dòng)分析，熱分析以及疲勞分析；
特殊情況的動(dòng)力學(xué)分析，包括撞擊，貨船晃動(dòng)，爆炸沖擊，波浪載荷等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)以及流固耦合分析。
CAE技術(shù)在海洋工程行業(yè)中的應(yīng)用包括：
海底管道的屈曲分析；
導(dǎo)管架平臺(tái)、自升式平臺(tái)、坐底式平臺(tái)和半潛式平臺(tái)等海洋平臺(tái)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工過程中的模態(tài)分析，靜力、動(dòng)力以及流固耦合分析等；
海洋平臺(tái)承受隨機(jī)波浪、風(fēng)載荷沖擊的動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析；
船舶?？肯道|、錨泊定位系統(tǒng)等的受力分析；
防波堤流固耦合分析。
具體分析項(xiàng)目
船體及船載設(shè)備結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析
艦船及其零部件模態(tài)分析
爆炸載荷下的響應(yīng)
動(dòng)態(tài)沖擊分析
船舶結(jié)構(gòu)擱淺損傷分析
動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)分析
推進(jìn)器和扭矩結(jié)構(gòu)分析
電子設(shè)備熱分析
螺旋槳空化模擬
船舶操縱性模擬
船舶的頻率分析
軟件名稱 | 應(yīng)用領(lǐng)域 | 應(yīng)用范圍 |
ANSYS | 結(jié)構(gòu)靜力分析、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析、結(jié)構(gòu)非線性分析、動(dòng)力學(xué)分析、熱分析、電磁場分析、流體動(dòng)力學(xué)分析、聲場分析、壓電分析 | 航空、航天、電子、車輛、船舶、交通、通信、建筑、電子、醫(yī)療、國防、石油、化工等眾多行業(yè)。 |
ABAQUS | 靜態(tài)應(yīng)力/位移分析、動(dòng)態(tài)分析粘彈性/粘塑性響應(yīng)分析、熱傳導(dǎo)分析、質(zhì)量擴(kuò)散分析、耦合分析、非線性動(dòng)態(tài)應(yīng)力/位移分析、瞬態(tài)溫度/位移耦合分析、準(zhǔn)靜態(tài)分析、退火成型過程分析、海洋工程結(jié)構(gòu)分析、水下沖擊分析、柔體多體動(dòng)力學(xué)分析、疲勞分析、設(shè)計(jì)靈敏度分析、材料模型 | 金屬、橡膠、高分子材料、復(fù)合材料、鋼筋混凝土、可壓縮超彈性泡沫材料及土壤和巖石問題、熱傳導(dǎo)、質(zhì)量擴(kuò)散、熱電耦合分析、聲學(xué)分析、巖土力學(xué)分析、壓電解質(zhì)分析、航空、汽車、船舶、土木、電子、材料成型加工、石化。 |
SolidWorks | 3D 實(shí)體建模、鈑金設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì) | 航空航天、機(jī)車、食品、機(jī)械、國防、交通、模具、電子通訊、醫(yī)療器械、娛樂工業(yè)、日用品/消費(fèi)品、離散制造等 |
Fluent | 流體分析、熱傳遞 | 航空航天、燃料電池、生物醫(yī)藥、鋼鐵冶金、船舶、電子電氣、汽車、機(jī)械、化工、電力、環(huán)境、石油、建筑、空調(diào)玻璃、攪拌。 |
ANSYS CFX | 流體動(dòng)力學(xué)分析、輻射傳導(dǎo)熱分析、聲學(xué)與噪聲分析、燃燒與化學(xué)反應(yīng)分析、流固耦合分析、相變/多相流分析、旋轉(zhuǎn)機(jī)械分析 | 航空航天、旋轉(zhuǎn)機(jī)械、能源、石油化工、機(jī)械制造、汽車、生物技術(shù),水處理、火災(zāi)安全、冶金、環(huán)保等。 |
UG | 工業(yè)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、CNC加工、模具設(shè)計(jì) | 航空航天、汽車、造船、通用機(jī)械和電子等工業(yè)領(lǐng)域 |
CATIA | 三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)中的應(yīng)力、位移、振動(dòng)等分析 | 汽車、航空航天、船舶制造、廠房設(shè)計(jì)（主要是鋼構(gòu)廠房）、建筑、電力與電子、消費(fèi)品和通用機(jī)械制造。 |
FlOW-3D | 流體分析 | 航天工程、水利及環(huán)境工程、海岸及船舶工程、多孔材料液體流動(dòng)模擬徼流道應(yīng)用、鑄造模擬、材料涂層模擬。 |
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