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简易立体桁架模型的有限元分析网格划分

(2023-03-05 20:41:14)
标签:

有限元软件

有限元分析

有限元

强度分析

结构分析

编辑:杭州那泰科技    www.nataid.com

简易立体桁架模型的有限元分析网格划分

本例中,考虑到计算机时和机器容量的限制,在对上述简化模型有限元分析的基础上,我们选取计算模型4,即简易立体桁架模型作为讨论对象来分析网格尺度对舱口角隅处应力集中系数的影响。圆弧角隅区域按三角形网格划分,其余平板均用四边形网格划分。假定网格总体尺度为1101,舱口角隅短边及相连桁架节点数为n= 21,相应节点间距离为120R,角隅附近四边形网格以120R格为基准,进行长宽比变化。角隅附近网格长宽比为21时的有限元网格如图6所示。舱口角隅的应力集中系数随网格长宽比变化的情况如表3及图7所示。

从图7的变化趋势可以看到,计算结果随网格长宽比呈小幅振荡趋势。当网格长宽比为11时,有限元分析结果在理论上应该最好。但是,在实际计算分析中,要精确控制网格的尺度比通常很困难。一般而言,对所关心的高应力区域,网格尺度在14均能获得较好结果。集装箱船舱口角隅的应力集中系数的正确与否对结构的疲劳寿命有着重要的影响。在用有限元法进行应力集中计算时,应考虑对各种不确定因素简化可能带来的影响。本文通过对不同模型简化方法的讨论,初步给出了正确计算舱口角隅结构应力集中系数的模型简化方法,并在此基础上讨论了网格尺度对应力集中系数的影响。

   对于集装箱船舱口角隅结构,采用计及相当厚度的平板组合模型能较好地给出应力结果。简化立体桁架模型由于在简化仅考虑了垂向构件面积,没有计及垂向构件的三向影响,所得计算结果与实验值有一定误差。但由于其思路简单,且结构模拟简便,在初步设计时可参考使用。在划分有限元网格时,角隅附近网格应划分得较为细致,但并非越细越好。在高应力区域,四边形网格尺度比宜在14的范围内。另外,由于有限元模拟结构时,通常过高估计了结构的刚度,所得的计算结果一般趋于保守。本文给出的模型简化方法仅限于对舱口角隅结构的应力分析,对于其它可能引起的应力集中的结构,如船体上层建筑的端部、船侧的门开孔等,还应具体问题具体分析。


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