Finite Element Method in Modeling of Ship Structures. Part I – Theoretical Background

Metoda elementów skończonych w modelowaniu konstrukcji okrętowych. Część I – Podstawy teoretyczne

Do Van Doan         Adam Szeleziński    http://orcid.org/0000-0003-2842-0683     Lech Murawski    https://orcid.org/0000-0003-0089-5492     Adam Muc    https://orcid.org/0000-0002-9495-087X     

Abstract: 

W pracy przedstawiono podstawową wiedzę o metodzie elementów skończonych ze szczególnym uwzględnieniem metod modelowania konstrukcji okrętowych. Metody modelowania numerycznego zostały również krótko omówione. Kadłub statku oraz jego nadbudówka to typowa konstrukcja cienkościenna. Dokładnie przedstawiono metodę modelowania płyt (typowe elementy 2-D) wraz z usztywnieniami (elementy 1-D). W części 2 artykułu zaprezentowano szereg analiz przeprowadzonych na przykładzie pokładu statku typu ro-ro, z wykorzystaniem oprogramowania Patran-Nastran (MSC Software). Omówiono najpopularniejsze i najgroźniejsze błędy występujące podczas modelowania konstrukcji okrętowych.

Streszczenie: 

The paper presents basic knowledge about Finite Element Method including the modeling method of ship structures. Numerical modeling methods were also shortly described. A ship hull and an upper works is typical thin-wallded structure. Modeling method of plates (typical 2-D elements) with stiffeners (1-D elements) is presented in details. In the part II of the article the practical example of Ro-Ro ship's deck analyses was performed with using Patran-Nastran software (MSC Software). The most common and dangerous risks and errors occurring in the process of ship structure modeling were discussed.

Słowa kluczowe: 
numerical methods
Finite Element Method
ship structure strength
ship structure vibrations
Issue: 
100
Pages: 
51
62
Download full text in pdf: 
PDF icon ZN538.pdf

This article is an open access article distributed under a Creative Commoms Attribution (CCBY 4.0) licence

References: 

Beer, G., Smith, I., Duenser, C., 2008, The Boundary Element Method with Programming, Springer- Verlag, Wien.

Causon, D.M., Mingham, C.G., 2010, Introductory Finite Difference Methods for PDEs, Publishing ApS.

Cook, R.D., Malkus, D.S., Plesha M.E., Witt, R.J., 2002, Concepts and Applications of Finite Element Analysis, Wiley, New York.

Finlayson, BA., 1972, The Method of Weighted Residuals and Variational Principles, Academic Press, New York.

Murawski, L., 2003, Static and Dynamic Analyses of Marine Propulsion Systems, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa.

Murawski, L., 2005, Shaft Line Alignment Analysis Taking Ship Construction Flexibility and Deformations into Consideration, Marine Structures, vol. 18, s. 62–84.

Murawski, L., Charchalis, A., 2014, Simplified Method of Torsional Vibration Calculation of Marine Power Transmission System, Marine Structures, vol. 39, s. 335–349.

Oden, J.T., Ripperger, E.A., 1981, Mechanics of Elastic Structures, McGraw-Hill, New York.

Reddy, J.N., 1993, Introduction to the Finite Element Method, McGraw-Hill, Inc.

Richardson, L.F, 1910, The Approximate Arithmetical Solution by Finite Differences of Physical Problems, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series A, vol. 210, s. 307–357.

Zienkiewicz, O.C., Taylor, R.L., 2005, The Finite Element Method, vol. 1: The Basis, Butterworth- Heinemann, Oxford.

Citation pattern: Van Doan D., Szeleziński A., Murawski L., Muc A., Finite Element Method in Modeling of Ship Structures. Part I – Theoretical Background, Scientific Journal of Gdynia Maritime University, No. 100, pp. 51-62, 2017

BibTeX     EndNote