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开个帖,聊聊船舶有限元

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发表于 2021-11-25 18:15 | 显示全部楼层 |阅读模式
从事了好几年船舶有限元相关的工作,不能说是专家算是个熟练工吧。据我了解船舶有限元大概涉及到屈服、屈曲、疲劳、振动、水动力、噪音、热传导等等。个人感觉这个工作说容易,懂个建模加载基本也能做。说困难要明白算法原理,会分析优化还能二次开发那就比较厉害了。
船舶有限元应该算是船舶这个行业里比较新的专业吧。这几年各个规范里面要求计算的内容越来越多,工作量也就越来越大了。但大体上感觉这个工作还是个辅助工种。算出来的东西很多时候也只是参考,还是规范条款说了算。
大点的单位可能会有若干名专职有限元的员工,小单位估计就直接外包了。所以应该算是个小众专业。做这一行的感觉年轻人占大多数,费时费力还有很多新东西需要学,估计年纪大了就干不动了。从业时间长了就很迷茫未来职业发展的前途在哪?
论坛里那么多老法师,有兴趣的话进来聊聊

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龙船学院
发表于 2021-11-26 08:46 | 显示全部楼层
不能说有限元是个辅助工种,现在的船越来越大越来越复杂,理论计算(也叫规范计算)很多结构都没法校核,都要靠着有限元计算来校核和评估。
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发表于 2021-11-26 09:43 | 显示全部楼层
嗯,继续,看能聊些啥玩意出来。
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发表于 2021-11-26 09:59 | 显示全部楼层
规范计算偏保守,所建立的基础是梁理论,不是具有普适性的。所以大尺度构件采用有限元计算还是合理的。很多行业的规范并没有船舶和海工行业这么齐全,想找一本能够将有限元分析的衡准指标写的很明确的规范都很难。但作为一款数值模拟工具,如果在概念设计阶段大量使用是不合适,耗时。但目前国内很多设计主要采用母型船的设计方法,说白了就是抄图,做一定的优化,自然而然有限元这种工具就会边缘化。如果是新兴行业,比如漂浮式风电,可能只能靠有限元手段来进行整体强度校核。还是行业差别很大。
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发表于 2021-11-26 10:32 | 显示全部楼层
arbitration 发表于 2021-11-26 09:59
规范计算偏保守,所建立的基础是梁理论,不是具有普适性的。所以大尺度构件采用有限元计算还是合理的。很多 ...

第一句话就不全面,梁理论是最具有普适性的。
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发表于 2021-11-26 14:32 | 显示全部楼层
blackmclaren 发表于 2021-11-26 10:32
第一句话就不全面,梁理论是最具有普适性的。

在船体结构中有很多短梁的存在,采用梁理论并不适用,采用梁理论是过于保守的,会导致造船用钢量不必要的上升。特别是主要构件,这种情况极多。还有很多局部的应力集中,怎么用梁理论来计算?还有各种基座的背后加强,用量理论计算合理吗?本质上是弹性力学的问题,是数值计算的问题。
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发表于 2021-11-26 14:50 | 显示全部楼层
arbitration 发表于 2021-11-26 14:32
在船体结构中有很多短梁的存在,采用梁理论并不适用,采用梁理论是过于保守的,会导致造船用钢量不必要的 ...

EMMMMMM。二十年前有限元还是稀罕物,那时候船的设计咋干的?
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发表于 2021-11-26 17:25 来自手机 | 显示全部楼层
blackmclaren 发表于 2021-11-26 14:50
EMMMMMM。二十年前有限元还是稀罕物,那时候船的设计咋干的?

那你看看现在的规范是怎么规定的,连ccs的规范都要求主要构件采用直接计算。过去的做法不是真理,你也说了是因为有限元是稀罕物。
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发表于 2021-11-26 17:44 来自手机 | 显示全部楼层
有限元最大的问题是,很多时候算出来的结果,自己并没有信心可不可靠,还有,有限元就是为了应付审图中心,用t排算不过去的时候,改成板或许就算过去了。尤其是设备反面加强,我们建成beam,取最大弯曲应力与轴向力的和,应力超标,改为bar,那按规范校核轴向应力,基本就没有算不过去的时候。审图中心也基本都没意见。
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发表于 2021-11-26 17:46 来自手机 | 显示全部楼层
arbitration 发表于 2021-11-26 17:25
那你看看现在的规范是怎么规定的,连ccs的规范都要求主要构件采用直接计算。过去的做法不是真理,你也说了是因为有限元是稀罕物。

事实上,ccs规范里的主要构件,有规范公式,直接用就行了。反倒是dnv这种,一般需要用梁系软件来计算。
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发表于 2021-11-26 17:53 | 显示全部楼层
feitian5229 发表于 2021-11-26 17:44
有限元最大的问题是,很多时候算出来的结果,自己并没有信心可不可靠,还有,有限元就是为了应付审图中心, ...

你是工程师,做事的,那你有没有信心?
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发表于 2021-11-26 17:59 | 显示全部楼层
arbitration 发表于 2021-11-26 17:25
那你看看现在的规范是怎么规定的,连ccs的规范都要求主要构件采用直接计算。过去的做法不是真理,你也说 ...

比如说我们要计算一根简支梁的强度。理论校核只有一个结果,有限元计算,10个人10个模型出10个结果。咋办?
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发表于 2021-11-26 17:59 来自手机 | 显示全部楼层
blackmclaren 发表于 2021-11-26 17:53
你是工程师,做事的,那你有没有信心?

我说个实例吧。有个项目,宽23米,原来是有支柱的,但船东要求取消,因为太影响空间。于是取消了,加大强横梁与纵桁,因为层高及成本问题,又不能加太大。所有最后定了个高度,有限元算出来最大变形处20mm,有多少人敢拍胸脯,就按这个尺寸来做,肯定没问题?
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发表于 2021-11-26 18:00 来自手机 | 显示全部楼层
补充,原来共九根支柱,后面全部取消。
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发表于 2021-11-26 18:05 | 显示全部楼层
feitian5229 发表于 2021-11-26 17:59
我说个实例吧。有个项目,宽23米,原来是有支柱的,但船东要求取消,因为太影响空间。于是取消了,加大强 ...

算我一个,我敢。
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发表于 2021-11-26 18:42 来自手机 | 显示全部楼层

你敢,但大多数人不敢啊
我们做这项目的同事,也算是有限元高手了,比他强的我是没这亲眼见过,当时也是挺有压力的。
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 楼主| 发表于 2021-11-26 20:17 来自手机 | 显示全部楼层
feitian5229 发表于 2021-11-26 17:44
有限元最大的问题是,很多时候算出来的结果,自己并没有信心可不可靠,还有,有限元就是为了应付审图中心,用t排算不过去的时候,改成板或许就算过去了。尤其是设备反面加强,我们建成beam,取最大弯曲应力与轴向力的和,应力超标,改为bar,那按规范校核轴向应力,基本就没有算不过去的时候。审图中心也基本都没意见。

我感觉这种十个人十个结果或者算出来都没有信心的情况主要原因是没有一个完善的标准。就比如现在的舱段计算吧,基本每个船级社规范或者指南都有自己详细的操作流程。只要照章办事基本算出来都不会错。也都有说服力。至于其他的计算比如系泊设备、吊机、液罐等等就没一个说法了,然后就会各种扯皮了。就说系泊设备吧,怎么模拟设备对于基座的作用力就是个问题。用刚体单元模拟和用折算出来的设备支反力算出来的根本不是一个东西。还有加载的时候到底加在面板上还是螺栓孔上都不一样。换个做法结果都不一样就给人一种不可靠的感觉。
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 楼主| 发表于 2021-11-26 23:18 来自手机 | 显示全部楼层
feitian5229 发表于 2021-11-26 17:44
有限元最大的问题是,很多时候算出来的结果,自己并没有信心可不可靠,还有,有限元就是为了应付审图中心,用t排算不过去的时候,改成板或许就算过去了。尤其是设备反面加强,我们建成beam,取最大弯曲应力与轴向力的和,应力超标,改为bar,那按规范校核轴向应力,基本就没有算不过去的时候。审图中心也基本都没意见。

其实现在各个船级社规范舱段有限元计算方面还是比较详细的,所以照章办事基本算出来的东西基本都挺有说服力的。至于其他的计算那就得看个人理解了。怎么个取模型范围,选择单元类型和大小,载荷模拟,计算衡准什么的都是问题。算出来的差别大估计也就是这些因素不一样。有时候也很难说哪种模拟方法最为准确,因此采用不同方法能算出不同种结果又给人一种不可靠的感觉。比方说锚机计算,加载时候是选择用刚性单元还是直接加力,另外载荷加在哪里算出来都不一样。
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 楼主| 发表于 2021-11-26 23:22 来自手机 | 显示全部楼层
feitian5229 发表于 2021-11-26 17:44
有限元最大的问题是,很多时候算出来的结果,自己并没有信心可不可靠,还有,有限元就是为了应付审图中心,用t排算不过去的时候,改成板或许就算过去了。尤其是设备反面加强,我们建成beam,取最大弯曲应力与轴向力的和,应力超标,改为bar,那按规范校核轴向应力,基本就没有算不过去的时候。审图中心也基本都没意见。

其实现在各个船级社规范舱段有限元计算方面还是比较详细的,所以照章办事基本算出来的东西基本都挺有说服力的。至于其他的计算那就得看个人理解了。怎么个取模型范围,选择单元类型和大小,载荷模拟,计算衡准什么的都是问题。算出来的差别大估计也就是这些因素不一样。有时候也很难说哪种模拟方法最为准确,因此采用不同方法能算出不同种结果又给人一种不可靠的感觉。比方说锚机计算,加载时候是选择用刚性单元还是直接加力,另外载荷加在哪里算出来都不一样。
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 楼主| 发表于 2021-11-26 23:23 来自手机 | 显示全部楼层
其实现在各个船级社规范舱段有限元计算方面还是比较详细的,所以照章办事基本算出来的东西基本都挺有说服力的。至于其他的计算那就得看个人理解了。怎么个取模型范围,选择单元类型和大小,载荷模拟,计算衡准什么的都是问题。算出来的差别大估计也就是这些因素不一样。有时候也很难说哪种模拟方法最为准确,因此采用不同方法能算出不同种结果又给人一种不可靠的感觉。比方说锚机计算,加载时候是选择用刚性单元还是直接加力,另外载荷加在哪里算出来都不一样。
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