水面舰船结构力学性能虚拟测试初步研究

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(1.江苏科技大学 船舶与海洋工程学院，江苏 镇江 212003；2.江苏现代造船技术有限公司,江苏 镇江 212003；3.中国船舶及海洋工程设计研究院，上海 200011；4.哈尔滨工程大学，哈尔滨 150001)

1 舰船虚拟试验测试

船舶在实际航行过程中，在波浪中受到的波浪载荷、船舶机舱结构承受的主机激振力、艉部结构受到的螺旋桨的脉动作用力，都是随时间变化的载荷。由于时间变量的存在，结构位移和应力不仅是空间坐标的函数，而且也是时间坐标的函数，这就增加了求解动力问题控制方程的难度。

利用虚拟试验技术进行结构动力分析测试，在建模与仿真试验的环境下，一方面可以求出结构的动态特性，主要指求出结构的固有频率和振型；另一方面可以求出结构对随时间变化的载荷的响应，亦即结构在动载荷作用下的运动规律及应力。舰船虚拟试验测试总体界面框架见图1。

图1 总体界面框架

1.1 船体结构强度虚拟测试技术

结构强度虚拟测试的目的是建立虚拟的海洋环境，模拟船舶在水中航行，实现船舶运动及波浪载荷动态显示[1]。建立样船结构有限元模型的信息数据库，并用有限元软件进行信号数据的运算、分析和处理，使其结构应力的测试结果能够实时输出。测试软件使用时，可以利用外界输入设备改变海洋风浪、船舶行驶速度等，系统经过后台数据的分析计算后得出船体对当前状态的结构响应，并且能在计算机屏幕上时实地显示出来，见图2。其核心技术包括了数字化建模、数字化海洋环境模拟和船体结构响应数字化仿真三个方面。……