CAE咨询 / Data Area

现代造船技术正朝着高度机械化、自动化、集成化、模块化、计算机化方向发展，大型、高附加值船舶工程装备将成为世界船舶市场竞争的焦点，同时，船用设备也成为现代船舶的重要组成部分，价格约占船价的60%～70%。经过改革开放三十余年的奋斗拼搏，中国船舶制造业整体上已处于成熟期，行业运营能力高于其他制造业。中国已成为世界第三造船大国，出口市场扩大到了世界60多个国家和地区。2004年以来，我国在一系列高技术船舶的设计上实现了核心技术的突破。在今后一个时期，我国船舶的发展要从两个方面来考虑，一个方面主要是船型要不断优化，包括VLCC、集装箱船、散货船、游船等等，在国际上形成一批品牌。另一方面，要通过技术创新，不断开发，要形成一批在国际上有优势的、高附加值的船型，实现从造船大国向造船强国的历史性跨越。

近年来，用户对产品安全性和可靠性要求越来越严苛，同时对产品的研发周期以及设计成本和可靠性等都提出了更严格的要求，市场需要我们能够在更短的时间内设计出高可靠性、低成本的产品，以适应其需求。然而，传统的“设计-试验-修改-试验”思路需要大量的人力、物力和财力，而借助有限元分析方法，设计人员可以从产品设计阶段开始发现问题、优化设计、改进方案和一体化优化流程，极大的缩短了研发周期，降低研发成本，该方法也正在各行各业中扮演着重要角色。

由于船舶的运行环境十分复杂，而且其运行环境经常是高速、强水流、强气流等条件，因此，在CAE分析中需要用可靠性高的软件来计算在复杂载荷条件下结构的静、动力响应，损伤破坏和系统的寿命。此外，强大的数值运算能力和高效的求解技术，以及快速生成网格的技术，方便的前后处理技术和良好的开放性特征也尤为重要。

从应用领域来看，船舶行业在设计和CAE分析中遇到的问题主要有以下四个方面：

1.军用船舶：主要考虑船舶在战争中的生存能力，如水下爆炸的时候抗击冲击波的能力；提高舰船的隐蔽性，船载设备在爆炸载荷下的生存能力等。

2.游艇和客运船舶：对于小型的船只和游艇，主要是考虑船舶的总体强度，减低振动的影响以及制造成本；对于大型的客船，主要也是考虑船舶的强度、在风浪中的承载力以及减低振动的影响，并减短设计周期；对于赛艇，主要是提高性能和减轻质量，会设计大量新型复合材料的设施。

3.商用货运船舶：主要是提高船舶的质量，提高承载力，尤其是近年来一些新型船舶的出现，如LNG船、LPG船，对设计要求越来越高。

4.发动机等船舶辅助设施的要求是提高能效、减轻重量、减振降噪。

如何解决上述问题就是船舶海工行业CAE分析的重点。

从船舶海工相关CAE分析来看，在船舶海工领域有许多典型的分析问题，从船舶总体到舰载设备，主要分析对象包括：

►船舶总体

►船载设备（如雷达、电子设备、火炮等）

►动力传动系统（如曲轴）

►推进器和扭矩机构

主要分析类型则包括：

►结构强度

►模态（湿模态）

►爆炸载荷下的响应

►动态冲击分析

►热分析

►船体搁浅损伤等