2024年4月25日发(作者：)
一、建立有限元模型
与
ANSY
经典版相比，
WORKBENCH
操作界面更加美观，建模、分析的过程更加智能 化，更容易
上手。 但作为一个专注于有限元分析的软件， 其日渐强大的建模模块
(Geometry)
对建立复杂的
船体曲面仍显得力不从心。 因此需要在其他建模软件
(
笔者使用了
SolidWorks)
中建立船体实体
模型后导入
WORKBENCH
完成随后的建模和分析工作。
鉴于实体单元在计算中消耗过多的内存和计算时间， 本文采用概念建模
(Concept)
的方 法将
船体板定义为无厚度的壳体
(SurfaceBody)
，将船体骨架定义为线体
(Line Body)
，壳 体和线体
划分的网格类似于经典版的壳单元
(Shell)
和梁单元
(Beam)
。
1.
导入实体模型
可采用多种方法导入，如直接将模型文件拖入
WORKBENCFProjectSchematic(
项目 概图
)
窗
口，如图
1
所示。还可双击启动
Geometry
模块后，在其
File
菜单中选择导入命令， 导入后的模型
如图
2
所示。
模型已冻结，分为船体和上层建筑两部分，船首指向
X
轴正向，船体上方指向
Z
轴正向。 坐标
原点位于船体基平面、中站面和中线面的交点处。
图
2
导入后的模型
2.
生成舷墙
(1)
在中纵剖面
(ZXPlane)
建立草图
(NewSketch)
，进入绘制草图模式。点击
“
TreeOutline
” — “
Sketching
”，沿甲板边线位置绘制一条曲线。返回模型模式，点击
“
Sketching
” — “
Modeling
” — “
Extrude
”，生成一个
SurfaceBody
。
(2)
沿甲板将船体分开，点击
“
Create
” — “
Slice
”，在“
DetailView
” 窗口“
SliceType
”选项中选择
“
SlicebySurface
”项，“
TargetFace
”选择上一步生成的
SurfaceBody
，“
Slice
Targets
”选项中选“
SelectedBodies
”，点选船体结构―“
Apply
” — “
Gen erate
”，
原 来的船体分成两部分，上面是舷墙部分，下面是船舱部分，如图
3
所示。
图
3
船体分为两部分
这时生成的
SurfaceBody
已完成历史使命，可将其抑制
(Suppress)
掉了。注意不是把
拉伸操作
Extrude1
、而是生成的面
SurfaceBody
抑制掉。
(3)
生成舷墙：选择⑵中生成的舷墙部分进行抽壳，点击“
Thin Surface
”，在
“
DetailView
” 窗口“
Selection Type
” 选项中，选择“
FacetoKeep
”项，保留舷墙部分，
设置厚度为
0
，然后点选“生成”。
3.
生成船体外表面
本文使用的船舶钢板厚度都是一样的，可将上层建筑与船体一起定义。倘若船体各处 钢板厚度
不同，计算过程中可分别定义各钢板的厚度。
(1)
布尔并运算：点击“
Create
” — “
Boolean
”，在“
DetailView
”窗口
Operation
选项中选择
Unite
项，“
Tool Bodies
”选择上层建筑生成的船舱部分， 然后点选“生成”。
(2)
生成船体表面：选中
(1)
中生成的体，然后抽壳，保留全部外表面，厚度设置为
0
。
抽壳后将在图
4
所示的蓝色区域内产生甲板大开口状，需要补上去。
(3)
补全甲板：点击“
Concept”f“Surfaces From Edges
”，选中图
4
所示蓝色线条 位置
处的
4
条边，然后生成
1
个面。
图
4
抽壳后甲板位置有开口
4.
在船体骨架位置处生成边
船体是一个板架结构，除了钢板之外还应该有骨架。有限元模型中骨架必须位于船体 板上，以
免计算时骨架与板分离造成计算结果错误。为了保证模型的骨架位于船体板上， 需要在船体板上添
加边
(edges)
，以便在边上生成骨材
(LineBody)
。
(1)
点击“
Tools ”f“ Un freeze
”，选择上面生成的船体表面，解冻后如图
所示。本文采用印痕操作
(Imprint)
在船体板上添加边，只有非冻结体才能执行该操作。
图
5
解冻后的船体表面
解冻：
5
(2)
印痕：本文采用拉伸命令
(Extrude)
生成印痕，所以先在中纵剖面
(ZXPlane)
建立草
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