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船舶/港口设备/海洋工程 |
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MSC.Software船舶解决方案--提高船舶高附加值 |
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| http://cn.newmaker.com
12/19/2009 5:53:00 PM
佳工机电网
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随着世界船舶市场对高技术含量、高附加值船舶需求的加大，各国船舶业间的能力竞争日趋激烈。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，其中主要涉及20万吨以上的大型油轮，10万吨以上的大型成品油轮，大型多功能化学品船，5万吨以上的全冷式LPG船和LNG船，5000箱以上的集装箱船，大型汽车滚装船，工程船，冷藏船和豪华油轮，钻井船等。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%。
经过改革开放二十多年的奋斗拼搏，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，我国造船产量连续十年处于世界第三的地位，尤其是我国承接新船订单首次超过日本，位居世界第二。出口市场扩大到了世界60多个国家和地区。中船重工集团公司还提出了“469”的奋斗目标，即在2005年实现造船能力400万吨的基础上，2010年达到600万吨，2020年进一步达到900万吨。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。具有我国自主产权的超大集装箱船关键技术已经突破，由我国制造的30万吨超大型油轮的发动机也已经开始装备船舶，中国的大型船舶第一次有了自己的“心脏”；完全由我国自主设计并制造的粤海跨海铁路船已经“上岗”工作。2007年1～10月份，我国两大船舶制造集团新承接的订单中，高技术船舶占到总订单量的60.8%，比前年同期增长了43.8%。
在今后一个时期，我国船型的发展要从两个方面来考虑，一个方面主要船型要不断优化，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。
产品行业突出特点
在船舶行业中所使用的CAD/CAE/CAM/SDM/PDM软件涉及的领域主要包括二维和三维的CAD软件，FEA软件，CFD分析软件，仿真及产品数据管理软件等，同时民用船舶在设计的过程中还必须使用各大船级社的软件来进行各个阶段的设计和验证审核。MSC.Software公司不仅为船舶领域提供了多方位的FEA分析软件，同时MSC.Software公司还一直与世界各大船级社有着良好的合作关系。
随着近年来造船市场竞争的加剧，船舶设计周期不断缩短，成本不断降低，进而造船业中提出建造数字化船舶的要求，MSC.Software公司在CAE领域中首先提出了相应的虚拟产品设计，并提供了面向不同层次的分析工具：面向设计人员的MSC.SimDesigner；面向企业和科研机构的工程仿真系列产品，包含了MSC.Software公司所有分析仿真的高级软件工具，如大家熟悉的MSC.Patran，MSC.Nastran，MSC.Dytran，MSC.Marc，MSC.ADAMS等等。
随着CAE技术在造船业中的广泛应用，多学科需求增长，MSC公司推出的新一代的企业级仿真环境SimXpert和多学科仿真引擎MD Nastran； 随着仿真数据量急剧增加，对仿真流程自动化、标准化的需求也日益迫切。为响应这一行业趋势，MSC.Software推出了仿真流程的数据管理平台——MSC.SimManager，作为企业信息化平台的关键组成部分，有效地克服了“仿真信息孤岛”，在集成CAX系统且内嵌行业标准和专家经验的基础上，形成支撑创新研发的知识库。
行业内设计过程中遇到的突出矛盾和问题
对于船舶行业设计过程遇到的突出矛盾和问题，从应用领域来分主要有以下几个方面：
第一，军用船舶：主要考虑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，消音，有效的躲避各类探测装置；
第二，游艇和客运船舶：对于小型的船只和游艇，主要是降低船舶的噪声和振动，以及制造成本；对于大型客船，主要是船体结构的强度如弯曲、扭转、屈曲、振动和结构疲劳等问题，同时还要缩短设计周期；对于赛艇，主要是提高它的性能和减轻重量，所以大量会使用新型复合材料的设计；
第三，商用货运船舶：主要是提高船舶的品质，提高承载能力，尤其是近年来一些新型船舶的出现，如LNG船，LPG船，对设计的技术要求越来越高，如液体晃动对船体影响、风浪对结构的作用、振动疲劳等；
第四，发动机、船载电子设备等船舶辅助设施的要求是提高能效，散热、减轻重量，减振降噪等；
第五，船舶结构的风险设计，船体在发生意外，如搁浅、触礁、船体相撞、与码头碰撞等，船体破坏情况预测和防范；
第六，极限承载能力评估；特殊结构的局部强度；新型结构失效分析；新材料、新工艺与变形、加工缺陷的控制。
行业解决之道
MSC.Software公司为船舶行业提供了一整套的仿真软件解决方案，它是集多学科仿真技术于一体，其功能基本涵概了船舶结构设计领域所遇到的问题和矛盾。
对于采用规范设计的船舶，MSC.Software公司以自身的软件系统与各大船级社合作开发了适合船级社规范设计使用的定制界面的软件，这些软件正在被全球的船舶设计人员使用，并且作为船舶建造后各船级社入级的设计合格与否的校验工具，同时还在不断地根据船级社提出的要求，开发新的功能，以满足船级社的需求。
对于军用船舶，特殊船型，以及一些旧船的整修，改造等工作，同时包括各种船用设备的设计和改进等，没有规范可以依循的情况下，MSC公司针对各种问题提供了不同的解决方案：
第一，针对船体CAD软件的接口和快速创建分析模型，自动检查模型，以及船舶设计中板格屈曲评估和报告系统生成的自动化需求，MSC提供了MSC.Patran,用于定制船舶用户的专业化，自动化客户平台。
第二，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。船的结构庞大，往往是计算模拟的难点所在，MSC提供的具备高性能并行求解技术的MD Nastran， Marc可大大提高计算效率，实现超大模型的CAE仿真分析。
第三，对于特殊材料的船舶，如潜艇，高性能船舶，赛艇等，使用了新型的复合材料，可以使用MSC.Patran+Laminate Moderler+MSC.Nastran进行复合材料的分析和优化设计。
第四，近年来，商用船舶除了常规的散货船，油船，集装箱船的技术不断提高之外，还出现了一些高附加值的船舶，如LNG船，LPG船等，这些船型对于设计的要求相当高，MSC针对这些新船型遇到的特殊问题提供了MSC.Patran+MSC.Nastran+Dytran进行热分析，热应力分析，液体晃荡分析，破舱、挡板优化设计。
第五，军用舰船的设计除了常规的强度，振动，屈曲分析，还要考虑水下爆炸，冲击波传递，气泡喷射，破舱安全性分析，针对这些专业化的问题，MSC提供了MSC.Patran+ Dytran+Marc 等专业化的模块和分析手段。
第六，对于整个船体的运动，船用设备在航运过程中或是靠岸时的使用性能，港口设备，海洋平台，超大型海上漂浮结构，如海上飞机场，其结构的运动性能的评估要求，MSC.ADAMS提供了专业的评估和分析方法。
第七，而对于船舶的心脏，发动机的设计，螺旋桨，桨轴，轴承的设计、刚柔性体联合仿真和关键零部件的疲劳寿命问题，MSC提供了一整套完整的解决方案，MSC.Patran + MSC.Nastran + MSC.Fatigue + Marc + MSC.ADAMS + Easy5。
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