摘 要
目前，玻璃鋼快艇的速度越來(lái)越快，對(duì)玻璃快艇的結(jié)構(gòu)要求越來(lái)越高，為了減輕艇體的重量和優(yōu)化艇體結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)出大量的新型快艇，而現(xiàn)有關(guān)于玻璃鋼快艇的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算方法（或規(guī)范）總是滯后于實(shí)船設(shè)計(jì)的要求，因而也落后于市場(chǎng)的需求，使得工程師常常處于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的尷尬境地。有限元分析方法是現(xiàn)行較為通用的船舶結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析計(jì)算方法，因此有限元方法是玻璃鋼快艇結(jié)構(gòu)分析的較佳選擇。在使用有限元軟件對(duì)船舶進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析時(shí)，對(duì)使用者的軟件專業(yè)知識(shí)要求較高，而且工程師需要花費(fèi)大量的時(shí)間在有限元模型的建立和修改上。在建模過程中前處理過程繁瑣、復(fù)雜、容易出錯(cuò)，因此需要尋找一種高效便捷的解決方法。本文將參數(shù)化的思想引入有限元分析過程中，以參數(shù)的形式建立調(diào)整分析模型。
本文首先針對(duì)玻璃鋼材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行初步研究，采用經(jīng)典層合理論分析了玻璃鋼層合板的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，并采用Reissner理論分析了玻璃鋼夾芯結(jié)構(gòu)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。根據(jù)玻璃鋼材料的特點(diǎn)選取了ANSYS中特有層合單元來(lái)模擬玻璃鋼的層合和夾層結(jié)構(gòu)，并將ANSYS層合單元的計(jì)算結(jié)果與已有試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比分析。
其次，針對(duì)玻璃鋼快艇的結(jié)構(gòu)，本文基于ANSYS平臺(tái)開發(fā)了玻璃鋼快艇的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度參數(shù)化有限元分析軟件。運(yùn)用ANSYS及其參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言APDL編寫有限元分析模塊，并借助開發(fā)工具VB.NET完成該系統(tǒng)與ANSYS之間的數(shù)據(jù)交互，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)ANSYS的封裝。從而使對(duì)玻璃鋼快艇結(jié)構(gòu)的分析變的高效、便捷，具有較好的工程實(shí)用價(jià)值。
最后，以64’玻璃鋼快艇實(shí)艇為算例，對(duì)開孔艙段、未開孔艙段、艇底板架和舷側(cè)板架進(jìn)行計(jì)算分析。分析結(jié)果與實(shí)艇實(shí)際情況符合性較好，說明該系統(tǒng)可靠具有很好的工程應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞 快艇；玻璃鋼；結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；有限元；參數(shù)化







Abstract
With the development of yacht’s material, a plenty of new-type yachts are designed to achieve the requirements of high speed of yacht. However, the limitation of calculation method for the structural strength could not catch up with the requirements of designs and markets. The FEA, which is a common calculated method for ship’s structural strength, can be the best choice to analyze FRP yacht. The advanced technology requires designers’ advanced special knowledge and plenty of time on building and improving finite element model and there are also some other problems during the process, such as complex process, fallible, time-consuming. What we need to do is find a more efficient way. In this article we link the thoughts of parameter to the FEA to rebuild and adjust analysis model.
Firstly, we took advantage of typical laminated theory to analyze the relationship between stress-strain and FRP lamination, and then observed the stress-strain relationship between FRP sandwich structure and Reissner theory. According to the characters of FRP materials, we chose ANSYS which has special lamination to simulate FRP lamination and sandwich and compared the results of calculation and experiments.
Secondly, we designed a new type FEA software which is based on ANSYS to analyze the strength parameter of FRP yacht. This software, with ANSYS and APDL, did analysis model and then achieved the digital exchanges between system and ANSYS with the help of VB NET. All of these processes could make the FRP yacht analysis more efficient, convenient and more practically valuable.
At last we take 64’ FRP yacht for example to calculate and analyze the hole cabin, cabin without hole，bottom plane profile plane. The results suggest that the analysis matches well with the yacht’s actual situation. So this system will be well applied in practice.

Key words: yacht, FRP, structural strength, finite element, parametric
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1研究背景 1
1.1.1 國(guó)內(nèi)外FRP游艇業(yè)概況 1
1.1.2船舶有限元分析技術(shù)的研究概況 2
1.1.3參數(shù)化技術(shù)在有限元領(lǐng)域的發(fā)展概況 3
1.2課題提出 3
1.3本文研究?jī)?nèi)容 5
第2章 參數(shù)化技術(shù)及系統(tǒng)開發(fā)模塊 6
2.1 參數(shù)化技術(shù) 6
2.2 參數(shù)化平臺(tái)ANSYS簡(jiǎn)介 9
2.3 APDL編程語(yǔ)言及二次開發(fā) 10
2.3.1參數(shù)的使用 11
2.3.2參數(shù)化數(shù)組 11
2.3.3使用宏命令 12
2.3.4循環(huán)與分支控制命令 12
2.4 系統(tǒng)開發(fā)工具Visual Basic 2008 13
2.4.1 .NET Framework 體系結(jié)構(gòu) 13
2.4.2 .NET框架的核心要素 14
2.4.3 Visual Basic.NET的新功能 14
2.5 本章小結(jié) 14
第3章 復(fù)合材料層合板的宏觀力學(xué)性能 16
3.1 各向異性材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 16
3.2經(jīng)典層合理論 17
3.3夾層結(jié)構(gòu)理論 20
3.3.1Reissner理論 20
3.3.2 Hoff理論 25
3.3.3ПpycakoB一杜慶華理論 26
3.4 ANSYS層合單元 26
3.4.1單元選擇 26
3.4.2單元夾層結(jié)構(gòu)處理 27
3.4.3試驗(yàn)數(shù)據(jù)與單元計(jì)算結(jié)構(gòu)比較 28
3.5 本章小結(jié) 30
第4章 玻璃鋼快艇結(jié)構(gòu)及載荷 31
4.1玻璃鋼船體結(jié)構(gòu)形式 31
4.1.1 曲面單板無(wú)骨架船體 31
4.1.2 槽形單板少量骨架船體 31
4.1.3曲面單板 31
4.1.4 骨材剖面形式 32
4.2 作用在艇體上的力 33
4.2.1慣性力的計(jì)算 33
4.2.2艇體受到的重力和舉力 34
4.2.3波浪沖擊力 35
4.3滑行艇艇體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 37
4.3.1使用范圍 37
4.3.2波浪對(duì)艇體的沖擊力 37
4.3.3艇體慣性力 39
4.3.4艇體浮力 39
4.3.5艇底計(jì)算載荷 40
4.3.6舷側(cè)和甲板的計(jì)算載荷 41
4.4本章小結(jié) 41
第5章 參數(shù)化分析程序 43
5.1概述 43
5.2 wyf-FEA與ANSYS軟件的接口 45
5.3 參數(shù)定義 46
5.4幾何模型生成 47
5.4.1建模原則 47
5.4.2 編號(hào)控制 47
5..