基于ABAQUS的板梁组合结构建模方法

桂中茹，李 均，张宗政，刘文舒

（1.杭州丙甲科技有限公司，杭州 310012；2.宁波欧佩亚海洋工程装备有限公司，浙江宁波 315506；3.浙江大学，杭州 310058）

0 引言

随着计算机技术的快速发展，有限元分析法（Finite Element Analysis，FEA）已成为工程分析特别是结构分析中必不可少的工具，广泛应用于航空航天、船舶海工、水利、土木工程、机械电子和生物医学等现代科学的各个领域，相应的程序或软件已相继投入使用，如ANSYS、MSC/NASTRAN、ABAQUS和ADINA等。

在船舶海工领域，有限元技术被广泛应用于结构设计、可靠性分析以及船舶结构强度的评估等方面。ABAQUS作为一套功能强大的基于有限元方法的工程模拟软件，其在船舶方面有着广泛的应用，并且针对海洋平台分析专门开发了AQUA模块，功能包括海洋平台和立管分析、J管道拉伸模拟、基座弯曲计算和漂浮结构研究等，已被著名的船舶制造企业作为研发工具，如Newport News、三星重工、Universal Shipbuilders Corp.等，另外挪威船级社（DNV）也将其作为分析和模拟仿真的主要工具[1]。

构建有限元模型是模拟仿真的前提，船舶海工装备的结构庞大，往往是计算模拟的难点所在[2]。ABAQUS针对这类大型问题，拥有专门的技术在工程应用领域解决此类问题，为此本文将研究运用ABAQUS高效建立大型船体有限元模型的方法。

1 板梁组合结构

船体通常由板梁组合结构组成，如肋板、舷侧肋骨、甲板横梁、纵骨、纵桁和加强筋等，结构特征单元如图1所示。

图1 结构特征单元

在有限元软件中，常用的建模方法有以下几种[3-7]：

1）构建全实体模型。采用实体单元进行模拟，船体建模会造成分析数据庞大，网格质量差，大大影响计算速度和精度。……