船体结构有限元建模中实体单元与板壳单元连接技术

作者：赵新豪; 李自强; 袁昱超^*

来源：船舶工程, 2021, 43(07): 107-115.

DOI：10.13788/j.cnki.cbgc.2021.07.19

• shell-solid单元连接
• 建模技术
• Patran
• MPC法
• 复合单元法

船体有限元模型普遍采用板壳(shell)单元离散,而某些大厚度局部结构形状复杂,需采用实体(solid)单元模拟。在Patran软件中,对这2种单元进行简单的节点耦合会出现自由度不匹配的问题,进而导致求解错误,故对这2种单元的连接技术进行研究尤为必要。对变厚度对接平板进行全solid单元建模计算,通过与文献结果相对比,验证数值模拟的正确性;引入复合单元法、MPC-RSCCON和MPC-Rigid3种连接技术,在不同载荷作用下对比分析结构响应;对各连接技术中的相关控制参数进行敏感性分析。结果表明,3种方法在特定条件下均能较好地实现有限元模型中shell单元与solid单元的合理连接,其中MPC-Rigid的精度更高、操作更为方便,建议在船体结构有限元建模中采用MPC-Rigid进行shell单元与solid单元的连接。

• 单位
  建筑工程学院; 海洋工程国家重点实验室; 上海交通大学