在船舶行业,有限元分析一般用patran比较多,规范中要求需要校核梁的正应力,正应力为轴向应力与弯曲应力之和。但是在patran软件中梁建模后,计算结果中会有bar和beam。对于bar的结果,查看Bar Stresses, Maximum Combined, Bar Stresses, MinimumCombined这个没有问题。对于beam的结果,查看Beam Stresses, Maximum Combined, Beam Stresses, Minimum Combined时,结果通常会比同剖面模数的Bar应力大许多,这样导致很多设计公司在建模时直接把beam单元(如:L)换成同剖面模数bar单元(如:T)。但是BeamStresses, Combined的平均值比Beam Stresses, Maximum/Minimum Combined小不少。对于Beam单元的结果到底看Maximum/Minimum Combined,还是看Beam Stresses, Combined?目前好像没有同一的说法。有的设计公司采用Maximum/Minimum Combined,原因是这样相对保守,但是经常做有限元分的人员会发现Maximum/Minimum Combined一言不合就超过许用应力,然后将梁改板元,应力突然降低了很多。有些刚接触patran的工程师,碰到结果不够就直接加大构件尺寸,这样无形之中导致了全船重量的增加。在未来,特别是EEXI强制实行后,重量指标将比现在需要考虑的权重比要高一些。
现在建立简单模型进行对比一下。 模型为带板均为1000x10mm, 图2 约束条件
表1 计算结果 | | Max Stress | Min Stress | Shear | Combined
Average | 最大变形 | 梁元 | L200X100X8 | 43.3 | -26.7 | 15.6 | 31.1 | 2.7mm | 梁元 | T200X100X8 | 32.4 | -4.05 | 9.84 | / | 1.73mm | 板元 | L200X100X8 | 22.7 | / | 11.5 | / | 0.74mm | 板元 | T200X100X8 | 20 | / | 10 | / | 1.16mm |
通过表1可以看出,Beam的正应力结果选择Beam Stresses, Combined与Bar的结果更近一些,但均比板元的应力要大。
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