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海洋結(jié)構(gòu)分析通用軟件SAM
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1,、SAM軟件概況

       海洋結(jié)構(gòu)分析通用軟件SAM，瞄準(zhǔn)海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)及優(yōu)化對(duì)環(huán)境載荷,、結(jié)構(gòu)安全,、振動(dòng)噪聲和爆炸沖擊等基礎(chǔ)性能智能預(yù)報(bào)和評(píng)估能力的新需求，由中國船舶科學(xué)研究中心聯(lián)合國內(nèi)優(yōu)勢力量研發(fā)的一款海洋工程領(lǐng)域內(nèi)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),、高效并行且實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用的通用軟件,。


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圖1 SAM軟件架構(gòu)展示圖


2、2025新版本功能亮點(diǎn)

       總體架構(gòu)：在原來基礎(chǔ)上,，圍繞船舶結(jié)構(gòu)研制流程進(jìn)行功能設(shè)計(jì)和開發(fā),，全面覆蓋船舶設(shè)計(jì)階段與審圖環(huán)節(jié)，支持針對(duì)船舶特色的快速仿真建模,、計(jì)算結(jié)果可視化,、支持軟件二次開發(fā)等功能；全面對(duì)標(biāo)Abaqus,，兼容主流通用/專用結(jié)構(gòu)CAE軟件的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),，采用平臺(tái)+插件的開發(fā)模式，推出一體化的前后處理平臺(tái)架構(gòu),。


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圖2 SAM軟件界面展示圖


      前后處理平臺(tái)：打通了與國產(chǎn)CAD珊瑚Marine,、中望3D等軟件的數(shù)據(jù)接口,，大幅強(qiáng)化網(wǎng)格建模、網(wǎng)格劃分,、網(wǎng)格細(xì)化等功能,，商軟接口更加完善，各種分析設(shè)置流程基本與主流商軟保持一致,。


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圖3支持導(dǎo)入珊瑚Marine中艙段模型并進(jìn)行有限元分析


       有限元核心求解：新增了船舶結(jié)構(gòu)慣性釋放和子模型分析模塊,；完善了船用板梁單元?jiǎng)偠汝嚨墓こ绦拚惴ǎ嚓P(guān)模塊對(duì)標(biāo)NASTRAN,，精度誤差小于1%,；優(yōu)化結(jié)構(gòu)底層算法庫中線性代數(shù)方程組稀疏矩陣的存儲(chǔ)模式，大幅優(yōu)化計(jì)算內(nèi)存消耗,。


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圖4船舶結(jié)構(gòu)慣性釋放精度校核


       專業(yè)評(píng)估子系統(tǒng)：針對(duì)船舶結(jié)構(gòu)專業(yè)應(yīng)用場景,，深度融合船級(jí)社規(guī)范校核方法等專家知識(shí)，四大專業(yè)子系統(tǒng)的專業(yè)評(píng)估模塊由12個(gè)增加到16個(gè),，且大幅提升了評(píng)估性能,，比普通商軟更具專業(yè)性。針對(duì)船舶結(jié)構(gòu)專業(yè)應(yīng)用場景,，深度融合船級(jí)社規(guī)范校核方法等專家知識(shí),，四大專業(yè)子系統(tǒng)的專業(yè)評(píng)估模塊由12個(gè)增加到16個(gè)，且大幅提升了評(píng)估性能,，比普通商軟更具專業(yè)性,。
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圖5融入CCS規(guī)范的船舶特色分析模塊


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圖6全頻段聲學(xué)評(píng)估模塊


3、軟件功能

       3.1 有限元求解

       包含靜力分析,、模態(tài)分析,、穩(wěn)態(tài)分析、瞬態(tài)分析和接觸分析等結(jié)構(gòu)有限元常用分析功能,，通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口支撐海洋結(jié)構(gòu)分析各專業(yè)的評(píng)估和耦合,，可實(shí)現(xiàn)：

       1. 基于增量迭代法的整體流程和開放式面向?qū)ο蟮募軜?gòu)設(shè)計(jì)

       2. 具備結(jié)構(gòu)分析的各類基礎(chǔ)庫，支持自定義單元,、材料等擴(kuò)展

       3. 精度和商用結(jié)構(gòu)CAE 軟件相當(dāng)


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圖7有限元模態(tài)分析結(jié)果展示圖


       3.2 環(huán)境載荷評(píng)估

       基于復(fù)雜波浪環(huán)境水波模型,、三維水彈性力學(xué)理論、系泊動(dòng)力學(xué),、廣義Wangner 方法和離散元法等理論,，可實(shí)現(xiàn)：

       1. 復(fù)雜環(huán)境預(yù)報(bào)

       2. 波浪載荷預(yù)報(bào)

       3. 系泊系統(tǒng)動(dòng)力分析

       4. 砰擊上浪分析

       5. 冰載荷分析


圖8環(huán)境載荷評(píng)估展示圖


       3.3 結(jié)構(gòu)安全評(píng)估

       基于理想結(jié)構(gòu)單元法、累積損傷法,、正交異性板彈性大撓度理論,、遺傳算法和邏輯模糊模型等理論，可實(shí)現(xiàn)：

       1. 極限強(qiáng)度分析

       2. 疲勞強(qiáng)度分析

       3. 屈曲強(qiáng)度分析

       4. 風(fēng)險(xiǎn)分析

       5. 優(yōu)化設(shè)計(jì)


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圖9結(jié)構(gòu)安全評(píng)估展示圖


       3.4 振動(dòng)噪聲評(píng)估

       基于三維聲彈性理論,、統(tǒng)計(jì)能量法,、動(dòng)剛度法,、功率流法和能量有限元法等理論，可實(shí)現(xiàn)：

       1. 結(jié)構(gòu)噪聲分析

       2. 隔振系統(tǒng)效能分析

       3. 艙室噪聲分析

       4. 水下噪聲分析

       5. 聲目標(biāo)強(qiáng)度分析


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圖10振動(dòng)噪聲評(píng)估展示圖


       3.5 爆炸沖擊評(píng)估

       基于水下爆炸理論,、二階雙重漸進(jìn)方法,、密集模態(tài)分析方法和結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)等理論，可實(shí)現(xiàn)：

       1. 水下爆炸載荷預(yù)報(bào)

       2. 沖擊環(huán)境預(yù)報(bào)

       3. 設(shè)備抗沖擊評(píng)估

       4. 近場爆炸毀傷效應(yīng)分析

       5. 碰撞和擱淺分析


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圖11爆炸沖擊評(píng)估展示圖


4,、軟件特色

       專業(yè)化：能夠覆蓋船舶結(jié)構(gòu)性能分析所需的各種應(yīng)用場景,。
       高精度：702所作為全國最大的試驗(yàn)基地，我們有著豐富的理論與數(shù)據(jù)積累,。軟件在開發(fā),、調(diào)試、測試中都經(jīng)過了系統(tǒng)性的驗(yàn)證與算法修正,。因此在個(gè)別應(yīng)用場景中,，SAM軟件比國外軟件的計(jì)算結(jié)果更加接近物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
       高效率：前處理中特別針對(duì)船舶結(jié)構(gòu)建模設(shè)計(jì)了模板,，建模更為便捷,。求解效率方面，與無錫神威·太湖之光進(jìn)行合作,，高效并行計(jì)算能力得到大幅提升,。