船舶面向对象有限元的应用研究(3)

2020-12-30 00:22

干平面板架系统来进行分析计算,如甲板板架、舷侧板架、船底板架和舱壁板架等,各个板架相互连接,相互支持,使整个主船体构成坚固的空心的水密建筑物。我们可以用各类单元(板壳单元、平面应力膜单元、杆单元、梁单元等)来直接离散薄壁结构,进而建立理想化计算模型,最终得到一个空间的有限元组合模型。

根据船舶结构有限元分析方法,在具体船舶结构的分析过程中,可以将整个船舶结构作为一个对象,称作整体结构对象。整体结构对象又是一个聚合对象,或称容器对象,它包含了多种成分对象。将成分对象抽象归类时,要遵循各类“分工明确、各行其责”的原则,明确对象类所描述的内容及其操作功能。根据这一原则,从整体结构中可细分出单元对象、结点对象、载荷对象和材料特性对象,等如图1 所示。再进一步对这些对象进行描述和建模,形成所谓的结构对象类。

图1 结构对象类组成

程序Marifep 根据具体应用的需要,其结构对象类的设计和作用如下:

(1) 单元基类CElement。该单元基类集中了待解微分方程组的绝大部分信息,在有限元分析中处于中心的地位。面向对象的继承机制特别有助于单元类的设计,从CElement 可以派

生得到各具体的单元类,如图2 所示。其中 CElement 是杆单元CTruss、梁单元CBeam、板壳单元CShell及平面应力单元CPstress 等各种具体单元类的超类。Celement 还集中了具体单元的公共属性:单元节点数据、材料数据、积分点数据、单元刚度距阵和质量距阵等,也集中了这些具体单元的公共操作单元:刚度质量阵的计算、载荷列阵的计算、刚度阵的组集、应力应变的计算等。各种具体单元子类可增加或重载所需部分。


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