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ABAQUS是一套功能强大的基于有限元方法的工程模拟软件，其在船舶海

工方面有着广泛的应用。以下是ABAQUS在船舶海工方向的几点应用。

1.船体及船载设备结构强度分析

船舶的总体强度分析在船舶的设计中是首先需要考虑的问题。对于船舶在海

上航行时遭受到的风浪载荷的抵抗能力，也是船舶在设计时需要考虑的重要因素

之一。船的结构庞大，往往是计算模拟的难点所在。非线性有限元分析软件

ABAQUS进行船体及船载设备的强度分析。其中ABAQUS/Standard是一个通用

的分析模块，它能够求解广泛的线性和非线性问题，包括结构的静态、动态、热

和电响应等。对于通常同时发生作用的几何、材料和接触非线性问题，能够采用

自动控制技术处理。此外，软件针对海洋平台分析还专门开发了模块Aqua，它

包括海洋平台和立管分析，J管道拉伸模拟，基座弯曲计算和漂浮结构研究等。

稳态水流和波浪效果模拟可以实现对结构施加拉、漂浮和流体惯性加载，对于在

流体表面以上的结构还可以实现风力加载。

下图是对某型舰艇进行强度分析的结果，实际计算中分别考虑了在6级和9

级海况下船舶的抗风浪能力。

2.舰船及其零部件模态分析

船舶的频率分析对于船舶设计来讲十分重要，在设计中一定要使得船舶的设

计频率能避开船舶行驶环境中常遇到的风浪载荷的频率。在进行船舶频率分析中

存在两个难点：1）船舶的结构大，单元很多，导致求解时间很长；2）由于水的

作用，导致频率的大小有偏移，从而湿模态分析就显得非常重要。对于这两个难

点，有限元在线都提供了相应的解决方案。

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利用AMS（AutomatedMultilevelSubstructure）求解器，可以解决大模型的

模态提取问题。大型结构由于零件众多，各个部件之间的接触、摩擦、过盈装配

等工况都对频率有影响。利用ABAQUS杰出的接触求解能力以及其它非线性求

解能力，使得真实模拟大型结构的频率成为可能。

对于船舶湿模态提取问题，传统的方法是把附着水的质量作为附加质量点加

在船体模型上进行计算，这样一来工作量较大，需要把各站的重量手工加上去，

同时不能考虑水和船体的相互作用。针对这一问题，我们可以利用声学单元来解

决，利用该单元可以模拟周围水的重量、压力以及船体湿表面和附着水的粘着作

用。

下图是对某型号的舰船进行湿模态分析的结果，与设计值吻合较好。

3.爆炸载荷下的响应

军用船舶，在设计的时候就需要考虑船体以及船载的各种设备承受爆炸载荷

作用下的生存能力。舰船受到直接爆炸载荷的作用而损坏的现象已经被研究得很

多了，越来越多的发现，在海战中舰船由于非接触水下爆炸而受到的破坏占到的

比重越来越大。这些非接触的爆破在空气中可能不会带来很大的影响，但由于水

在爆炸中能传播很大的力，它们被证明在水下会给结构带来更大的灾害。实船的

实验耗资巨大，且由于是瞬态实验很多现象不易发觉，故而数值计算在水下爆炸

（UNDEX）的分析中能起到重要的作用。

利用ABAQUS的UNDEX分析功能能够很好得解决这一问题。UNDEX是

基于连续介质力学的水下爆炸模拟功能，

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下图是对某加筋结构进行的水下爆炸分析，通过对甲板中心加速度的监测和

试验值对比，对结构进行优化设计，改进后的设计能起到很好的抗冲击作用。

水面舰船和水下潜艇两者受到的水下爆炸冲击，其响应是不同的。