在CAD/CAE集成的船舶有限元建模過程中,需要基于幾何模型進行網(wǎng)格劃分。但對于形狀復雜的幾何結構,現(xiàn)有網(wǎng)格自動劃分程序生成的網(wǎng)格往往難以滿足質(zhì)量要求。尤其對于船舶這樣的多構件復雜結構,由于在多個構件相接位置通常存在短小的幾何邊,在網(wǎng)格劃分時往往會產(chǎn)生過短的單元邊,使得網(wǎng)格中出現(xiàn)細長和過小的單元。這些單元質(zhì)量不合格,將會嚴重影響有限元分析的準確性和穩(wěn)定性,因此有限元網(wǎng)格的形態(tài)優(yōu)化成為一個必不可少的環(huán)節(jié)。為此,基于已有的邊折疊簡化方法,本文開發(fā)了一種新的考慮結構特征權重的船舶有限元網(wǎng)格形態(tài)優(yōu)化算法。本文首先介紹了CAD/CAE集成的船舶有限元建模過程�；诰W(wǎng)格生成原則,并結合有限元分析需要滿足的網(wǎng)格質(zhì)量要求,本文探討了目前在網(wǎng)格劃分后存在的網(wǎng)格質(zhì)量缺陷,并提出了網(wǎng)格形態(tài)優(yōu)化的必要性。然后,本文針對船舶板架結構,基于邊折疊簡化方法,提出了新的考慮結構特征權重的有限元網(wǎng)格形態(tài)優(yōu)化算法,以去除網(wǎng)格中質(zhì)量不合格的單元,從而改善網(wǎng)格質(zhì)量。算法在進行邊折疊時考慮折疊后的單元形態(tài),優(yōu)先折疊最短的單元邊,避免細長和過小的單元出現(xiàn),保證網(wǎng)格單元的質(zhì)量。通過考慮網(wǎng)格節(jié)點關聯(lián)結構特征的權重,近似地量化節(jié)點在結構上的重要性。在此基礎上,比較單元邊兩端節(jié)點的權重大小以決定邊折疊的方向。在邊折疊時,優(yōu)先保留權重值更大的節(jié)點,從而對模型上的重要結構特征予以保留。通過優(yōu)先隊列法構造邊折疊序列,保證了算法的高效和穩(wěn)定。本文用C++語言在NX平臺上實現(xiàn)了該算法,并以CAD/CAE集成平臺生成的船舶有限元網(wǎng)格模型為算例,對算法進行驗證。實驗結果表明,經(jīng)算法優(yōu)化后的網(wǎng)格質(zhì)量得到了極大的改善,原始幾何模型的重要結構特征得到了很好的保持,算法效率較高,可以滿足工程應用的需要。
【學位單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U662.9
【部分圖文】：

的邊界和加強筋，對船體結構幾何模型的各類幾何約束進行合理的簡各板間網(wǎng)格的協(xié)調(diào)性至關重要。小板簡化體中尺寸較小的板結構在進行有限元網(wǎng)格劃分時，易產(chǎn)生不滿足要求的此在對幾何模型進行清理時，要刪除這些板結構。一般通過最大邊長和的尺寸。肘板趾端簡化體設計中，為減小應力集中，肘板趾端盡量做到平緩過渡，易造成細長的其端點都不在支撐結構（此處支撐結構是指肘板的連接面上的骨材和。而在有限元模型中為保證網(wǎng)格的連接性和避免細長畸形網(wǎng)格，需對肘化，將其終止點放置到支撐結構處，使得端部網(wǎng)格滿足網(wǎng)格質(zhì)量要求。

倒圓的結構相交的板件等。在網(wǎng)格劃分過程中網(wǎng)格邊界不能完全匹配幾何，需要將半徑太小的線倒圓進行簡化，對線倒圓面的輪廓幾何進行修改，圓角刪除，并將邊界線延伸至相交。）小孔簡化于船體結構中尺寸很小的孔，往往對于結構分析影響很小，一般需進行一般小孔的尺寸一般通過孔的面積和最大尺寸界定。）腰圓孔等效了提高網(wǎng)格劃分的質(zhì)量，需要船舶幾何模型中常見的大量腰圓孔簡化為孔簡化的等效規(guī)則有兩種，一種是面積和長寬比保持一致等效，即孔中心不變，等效后的矩形面積和長寬比與原孔保持一致，另一種是最大長寬保，即孔中心點位置保持不變，等效后的矩形長寬與原孔長寬保持一致。

P 為約束線內(nèi)插入的節(jié)點，為次強約束點。圖2-4 點約束類型約束線就是約束點的連線。根據(jù)其兩端約束點的類型不同，約束線也可分為兩類，兩端點全為強約束點的約束線為強約束線，兩端點中有次強約束點的約束線為次強約束線。因為約束線通常為幾何邊界線或不同幾何結構的交線，所以為了保證約束線處的有限元數(shù)值計算的精確度，一般對約束線處的網(wǎng)格形態(tài)質(zhì)量有較高的要求。由于各種幾何約束間可能出現(xiàn)相互干涉的情況，因而在進行網(wǎng)格劃分前需要對各種幾何約束進行簡化處理，集成平臺的幾何簡化步驟就是出于這種考慮。（1）合并約束點當幾何結構內(nèi)約束點相距太近，尤其是距離遠小于預定單元邊長度時，劃分的單元大小將會遠小于目標單元大小
【參考文獻】

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本文編號：2880171