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為了運(yùn)輸安全、經(jīng)濟(jì)，集裝箱船通常設(shè)計(jì)成大的貨艙口和狹長(zhǎng)的甲板，這就使得船體水平彎曲、扭轉(zhuǎn)效應(yīng)、橫向強(qiáng)度在其總強(qiáng)度中所占的比例明顯上升，艙口角隅處也會(huì)產(chǎn)生明顯的應(yīng)力集中。應(yīng)力集中引起的裂紋，可蔓延到甲板甚至舷側(cè)，嚴(yán)重的可以導(dǎo)致整艘船舶折斷。因此如何減少應(yīng)力集中問(wèn)題已經(jīng)成為結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的一個(gè)重要問(wèn)題。艙口角隅處的應(yīng)力集中通常可由直接計(jì)算法或?qū)嶒?yàn)分析獲得。隨著有限元分析技術(shù)的發(fā)展，有限元法已被廣泛應(yīng)用到結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析的各個(gè)領(lǐng)域。
如文獻(xiàn)所述，有限元分析過(guò)程的關(guān)鍵主要包括以下幾個(gè)方面：有限元程序的選擇、載荷及邊界條件的確定、數(shù)學(xué)模型的建立、單元類(lèi)型的選擇以及網(wǎng)格的劃分。由于實(shí)際結(jié)構(gòu)系統(tǒng)比較復(fù)雜，在進(jìn)行有限元分析時(shí)必須對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)模型作適當(dāng)簡(jiǎn)化。然而，在具體分析過(guò)程中，由于所作的假定和建模過(guò)程的差異，不同的組織或個(gè)人對(duì)同一結(jié)構(gòu)作有限元分析時(shí)，所得的結(jié)果可能會(huì)相差很大。國(guó)際船舶結(jié)構(gòu)委員會(huì)(ISSC)9位成員對(duì)某油船橫向肋骨框架的有限元分析所得的甲板橫梁中心線處的位移變化范圍為4.1～33cm，1994年，Y.Sum等9人用二階有限元法對(duì)某中等油船舷側(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的有限元分析中，某些關(guān)鍵點(diǎn)的應(yīng)力離散程度達(dá)25～30%，文獻(xiàn)對(duì)某集裝箱船艙口圍板端部焊縫的疲勞強(qiáng)度分析中，計(jì)算所得應(yīng)力集中系數(shù)(SCF)變化范圍為1.47～2.15，疲勞壽命離散范圍為1.8～20.7年，如此等等。
因此，隨著有限元技術(shù)在工程領(lǐng)域地不斷應(yīng)用，如何建立一套系統(tǒng)、可靠的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)估有限元分析精度的好壞，已經(jīng)成為一個(gè)重要的研究方向。但是，由于評(píng)價(jià)有限元分析每一細(xì)節(jié)步驟的結(jié)果可靠與否都要有一定的衡準(zhǔn)或依據(jù)，而這些衡準(zhǔn)的確立需要豐富的理論知識(shí)和大量的限元分析經(jīng)驗(yàn)的積累，其中不乏大量比較研究的結(jié)果，這也給精度評(píng)估帶來(lái)了困難。
本研究以日本某集裝箱船艙口角隅為例，利用有限元軟件ABAQUS，通過(guò)與實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果作比較，討論模型簡(jiǎn)化和網(wǎng)格尺度這兩方面因素對(duì)艙口角隅應(yīng)力集中系數(shù)的影響。
有限元分析的目的是為了模擬結(jié)構(gòu)在載荷系統(tǒng)作用下的行為，而不僅僅是結(jié)構(gòu)的幾何特征。對(duì)于有限元初學(xué)者來(lái)說(shuō)，常常會(huì)把建立精確的幾何模型作為有限元建模的主旨，這通常是一個(gè)誤區(qū)。而且，結(jié)構(gòu)在載荷作用下的行為受幾何模型細(xì)節(jié)影響的程度會(huì)因研究問(wèn)題的不同而不同。結(jié)構(gòu)在載荷作用下的行為受很多方面因素的影響，如結(jié)構(gòu)幾何形狀、載荷的分布、載荷的大小、相鄰結(jié)構(gòu)間的相互作用、材料以及溫度等等。在模擬結(jié)構(gòu)承載后的行為時(shí)，需要對(duì)所有這些因素作適當(dāng)簡(jiǎn)化，而整個(gè)有限元分析的精度又依賴(lài)于對(duì)這些不確定性因素進(jìn)行簡(jiǎn)化的正確程度。
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