在油船設計中，按照CSR(共同結構規范)要求，船長150m及以上的船舶必須用有限元分析對船體結構進行強度評估。按規范要求，分析應包括三艙段有限元強度分析(粗網格)、詳細應力分析(細網格)、熱點應力分析(精細網格)。建模使用通用軟件MSC patran/nastran，ABS safe ship TSA加邊界條件及載荷。現對某型70 000噸級油船進行具體有限元分析。
      規范要求中部艙段有限元模型的縱向范圍應覆蓋船中三個貨艙長度。當中部貨油艙區域的艙室長度不同時，有限元模型的中間貨艙的長度應取最長貨油艙的長度。模型兩端應包括橫艙壁。當貨艙設置槽形橫艙壁時，模型前后端應包括槽形橫艙壁的完整壁凳結構，前后端超出端部橫艙壁的模型長度應相等，模型端部的強框架應一并建模，根據要求，本船的三艙段模型范圍為FR80~FR161，包含三、四、五貨艙段，水密橫艙壁為FR83，FR107，FR131，FR155。        
      對模型中的船體外板、內底、雙層底肋板及析材、橫向主要構件、甲板采用四節點板殼單元模擬，單元長寬比不大于4: 1。在船體的高應力區和高應力變化區，應該盡可能避免使用三角形的單元。對于承受水壓力和貨物壓力的各類板上的扶強材以及縱析、強橫梁等主要構件上的而板和加強筋用二節點梁單元模擬，T型材腹板采用桿單元模擬，有限元模型的網格盡量遵從骨材實際排列規律，本船中橫向按照縱骨劃分，縱向按肋板間距四等份劃分，典型橫剖而網格及三艙段粗網格模型。
      三維有限元模型兩端用彈簧支撐反映其所受剪力，總體坐標系y自由度上有剛度的彈簧單元應沿甲板、內底板和外底板節點上施加，總體坐標系z自由度上有剛度的彈簧單元應沿舷側板、內殼板和油密縱艙壁的垂直部分處節點上施加。
      模型建完后，即可導入ABS safesitip軟件的TSA模塊中進行加載及邊界條件：1)模型檢查。在TSA中，使用工具Global-FEA工具欄model check進行檢查，一般查看是否有重復節點、重復而單元或線單元、模型是否存在不合要求的單元、是否存在錯誤定義，沒有問題后即可進行下步操作。2)導入有限元模型。通過工具Translate FEmodel導人模型。3)輸入基本參數。工具prepare loadinginputs，輸入本船基本參數，為后續加載提供準備條件。4)自動加邊界條件，search tank bonndaries。5)自動加載，生成load case Patran中也可以加載荷，但是由于CSR的頒布，使得工況更為復雜，手工形成工況非常繁瑣，而且也容易出錯，現在各船級社都開發出相應的軟件用于加載，本船就是使用ABS safesy軟件的TSA模塊加載。(6)分析。TSA軟件計算分析調用的是nastran，在file-prefence中可以設置關聯，分析完成后，可以得到0P2類型的結果文件，結果可以在TSA中直接看到。
      三維有限元艙段分析結果表明，應力集中部位的應力往往超過220 N。因此在這些部位設計時可采取以下措施：強橫梁和水平撐材端部肘板的趾端應加厚，趾端處應設置軟趾，強橫梁、水平撐材與縱艙壁垂直析材連接處應以圓弧連接，向平直部分過渡應以切線過渡，避免產生折角，在雙層底處，縱艙壁垂直析的背而應設置支撐肘板。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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