用于计算平移折叠门门板强度和刚度的方法及其装置与流程

1.本发明涉及船舶门板设计技术领域，涉及一种用于计算平移折叠门门板强度和刚度的方法及其装置。


背景技术：

2.随着船舶越来越注重外观的整体性，近年来对小艇在外板上的开口多做遮蔽处理，其中一种处理方式是采用平移折叠门。开启时多片门板并排收藏在舱室顶部；关闭时门板上下叠合遮蔽外板开口，上下门板之间相互嵌入，上下门板存在变形的相互耦合。
3.门板承受风载、飞溅水载荷，需开展强度计算。另外，门内侧存放有小艇，为避免门板与小艇碰撞，需对门板开展刚度计算。通常计算这类问题采用有限元接触算法，而采用有限元接触算法时，则存在计算资源需求高、计算时间长的问题。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种用于计算平移折叠门门板强度和刚度的方法及其装置，旨在便于计算平移折叠门门板强度和刚度，同时其计算简单。
5.为实现上述目的，本发明提供一种用于计算平移折叠门门板强度和刚度的方法，包括以下步骤：
6.建立单片门板的有限元模型，单片门板的外表面为矩形，以单片门板的外表面矩形进行两端简支和三端简支，并对单片门板施加载荷，得到两端简支时单片门板的最大变形值d1和最大应力值s1和三端简支时单片门板的最大变形值d2和最大应力值s2；
7.根据单片门板在不同简支处理时得到的d1、s1、d2和s2，计算得到所有门板上下叠合时的最大变形值d和最大应力值s。
8.优选地，所述建立单片门板的有限元模型，单片门板的外表面为矩形，以单片门板的外表面矩形进行两端简支和三端简支，并对单片门板施加载荷，得到两端简支时单片门板的最大变形值d1和最大应力值s1和三端简支时单片门板的最大变形值d2和最大应力值s2的步骤具体包括：
9.建立单片门板的有限元模型，单片门板的外表面为矩形，以单片门板的外表面矩形的两条短边做简支处理，并对单片门板施加载荷，获得单片门板的最大变形值d1和最大应力值s1；
10.建立单片门板的有限元模型，单片门板的外表面为矩形，以单片门板的外表面矩形的两条短边和一条长边做简支处理，并对单片门板施加载荷，获得单片门板的最大变形值d2和最大应力值s2。
11.优选地，对单片门板施加载荷时，在单片门板的外表面施加面载荷。
12.优选地，在单片门板的外表面施加面载荷后，通过静力学计算单片门板的最大变形值和最大应力值。
13.优选地，所述最大变形值d采用以下公式计算：
[0014][0015]
其中，n为门板数量，n≥3。
[0016]
优选地，所述最大应力值s采用以下公式计算：
[0017][0018]
本发明进一步提出一种基于上述用于计算平移折叠门门板强度和刚度的方法的装置，存储有多条指令，所述指令由处理器加载并执行：
[0019]
建立单片门板的有限元模型，单片门板的外表面为矩形，以单片门板的外表面矩形进行两种不同情况的简支处理，并对单片门板施加载荷，得到第一种简支处理时单片门板的最大变形值d1和最大应力值s1和第二种简支处理时单片门板的最大变形值d2和最大应力值s2；
[0020]
根据单片门板在不同简支处理时得到的d1、s1、d2和s2，计算得到所有门板上下叠合时的最大变形值d和最大应力值s。
[0021]
本发明提出的用于计算平移折叠门门板强度和刚度的方法，其计算过程简便易行，同时计算速度快，计算精度满足工程应用需求，可大幅缩短设计周期，将由有限元接触算法计算的数小时缩短为数分钟。
附图说明
[0022]
图1为本发明用于计算平移折叠门门板强度和刚度的方法在单片门板两端简支的有限元模型示意图；
[0023]
图2为本发明用于计算平移折叠门门板强度和刚度的方法在单片门板三端简支的有限元模型示意图；
[0024]
图3为本发明用于计算平移折叠门门板强度和刚度的方法的流程示意图；
[0025]
图4为图3中步骤s10的细化流程示意图。
[0026]
图中，1-单片门板，2-简支边。
[0027]
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0028]
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0029]
本发明提出一种用于计算平移折叠门门板强度和刚度的方法。
[0030]
参照图3，一种用于计算平移折叠门门板强度和刚度的方法，包括以下步骤：
[0031]
步骤s10，建立单片门板的有限元模型，单片门板的外表面为矩形，以单片门板的外表面矩形进行两端简支和三端简支，并对单片门板施加载荷，得到两端简支时单片门板的最大变形值d1和最大应力值s1和三端简支时单片门板的最大变形值d2和最大应力值s2；
[0032]
步骤s20，根据单片门板在不同简支处理时得到的d1、s1、d2和s2，代入预设公式，计算得到所有门板上下叠合时的最大变形值d和最大应力值s。
[0033]
具体地，参照图4，步骤s10包括：
[0034]
步骤s101，建立单片门板的有限元模型，单片门板的外表面为矩形，以单片门板的
外表面矩形的两条短边做简支处理(即将矩形的两个短边作为与支撑物连接的简支边，如图1所示)，并对单片门板施加载荷，获得单片门板的最大变形值d1和最大应力值s1；
[0035]
步骤s102，建立单片门板的有限元模型，单片门板的外表面为矩形，以单片门板的外表面矩形的两条短边和一条长边做简支处理(即将矩形的两个短边和一条长边作为与支撑物连接的简支边，如图2所示)，并对单片门板施加载荷，获得单片门板的最大变形值d2和最大应力值s2；
[0036]
步骤s10时，对单片门板施加载荷时，在单片门板的外表面施加面载荷。在单片门板的外表面施加面载荷后，通过静力学计算单片门板的最大变形值和最大应力值。
[0037]
具体地，最大变形值d采用以下公式计算：
[0038][0039]
其中，n为门板数量，n≥3。
[0040]
最大应力值s采用以下公式计算：
[0041][0042]
最大变形值d、d1、d2的单元均为m，最大应力值s、s1和s2的单位均为mpa。
[0043]
以下以一具体实施例为例，具体说明本计算方法。
[0044]
(1)建立单片门板的有限元模型，其外表面为矩形，选择该矩形的2条短边做简支处理，在门板外表面施加面载荷，如图1所示。通过静力学计算获得单片门板的最大变形d1＝0.217m，获得最大应力值s1＝124mpa；
[0045]
(2)建立单片门板的有限元模型，其外表面为矩形，选择该矩形的2条短边和1条长边做简支处理，在门板外表面施加面载荷，如图2所示。通过静力学计算获得单片门板的最大变形d2＝0.003m，获得最大应力值s2＝28mpa；
[0046]
(3)带入以下公式计算，即可获得所有门板上下叠合时的最大变形值和最大应力值。n为门板数量，以n＝11为例计算得到：
[0047][0048][0049]
上述计算结果与建立全部门板并采用接触算法的有限元模型的计算结果对比如表1所示。
[0050]
表1两种不同计算方法得到的计算结果对比表
[0051][0052]
通过上表可以看出，本实施例提出的平移折叠门门板强度和刚度其结果与建立全部门板并采用接触算法的有限元模型时得到的门板强度和刚度，其误差在10％以内，其计
算结果是可靠的。
[0053]
本发明提出的用于计算平移折叠门门板强度和刚度的方法，其计算过程简便易行，同时计算速度快，计算精度满足工程应用需求，可大幅缩短设计周期，将由有限元接触算法计算的数小时缩短为数分钟。
[0054]
本发明进一步提出一种用于计算平移折叠门门板强度和刚度的装置。
[0055]
本优选实施例中，一种基于上述用于计算平移折叠门门板强度和刚度的方法的装置，存储有多条指令，指令由处理器加载并执行：
[0056]
建立单片门板的有限元模型，单片门板的外表面为矩形，以单片门板的外表面矩形进行两种不同情况的简支处理，并对单片门板施加载荷，得到第一种简支处理时单片门板的最大变形值d1和最大应力值s1和第二种简支处理时单片门板的最大变形值d2和最大应力值s2；
[0057]
根据单片门板在不同简支处理时得到的d1、s1、d2和s2，计算得到所有门板上下叠合时的最大变形值d和最大应力值s。
[0058]
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。