乘長風破萬里浪-看LS-DYNA在船舶設計應用-2

從新聞事件,來看LS-DYNA在船舶設計可以應用的範圍有哪些呢? 

前"船"之鍳~潛艦碰撞所造成結構破壞風險評估

前些日子看到一則新聞:日本蒼龍號潛艦在上浮時撞到了一艘商船,聽說那台商船一點都沒有感覺,可是感覺蒼龍號傷不輕啊~~還好,除了舵面,艦橋設備及蒙皮損傷,看來結構是完整的,算是不幸中的大幸。

蒼龍潛艦相關新聞

很久之前的有一天不小心在網路上看到有人發表論文：在海洋強權日不落帝國-英國，用了LS-DYNA做了一個小研究：

他就是用一顆球在水裡，使用LS-DYNA/ICFD功能讓它上浮，撞到一個板子,研究一下這兩個相互撞擊的力量,及可能的狀況,並用實驗證明這個方法的可行性。

當初這篇文章發表出來,大家會覺得這種小事幹嗎拿來做分析?只有像我們這種嚴重的CAE職業病,一看就知道這個是用在潛艦或戰略性船艦上。

不妨瞭解一下國外研究問題的方法:簡化模型。先找到方法論,再將模型複雜化。至少簡單模型也可以發論文。

海岸巡防艦碰撞分析

看了一些新聞評論,很多評論者對於沱江艦的意見,不外乎來自於"船體結構"~~

外界對於沱江艦結構強度的疑問報導

1. 船體結構是否耐於海巡作業經常性遇到的"船體碰撞"(Collision)

2. 船體結構的抗浪性及適航性...簡單來說風浪大一點,是否承受得住。

這真的是好問題!大家評論沱江艦的鋁結構比一般鐵殼船鋼結構可能較弱,質疑在碰撞時無法經得起衝擊；從材料單一特質來評論，可能是如此。

新聞評論基本上可以用"想當然爾"一語帶過.不過不妨學習一下實事求是的精神。這種精神的表現就是用電腦輔助分析來驗証。

的確,鋁合金的強度(用工程的話語叫做楊氏系數)的確比鋼還低,但透過結構設計補強仍可提高。達成"質輕剛性夠"的目標。不過,沒有數字都是空想,這時就得用模擬來驗証一下,減少浪費錢的實驗,並得到有效的數字。

我們來看一下陸上跑的車子怎麼處理這個問題。

Ford F150是個熱銷的汽車;為了輕量化發表了鋁合金車體。在2015年全世界對工程師最沒人性的IIHS測試中，果然是逃不出魔咒，鋁合比較弱。所以您說鋁合金結構比較弱，我不能說您錯。

但在2019年的IIHS評比中,用了複合式材料(使用不同材料,不一定是指單種材料)車體，得到的結果，比純用鋼材的車體，甚至有過之而不及。請看一下下方連結，嚇死人了！？竟然比市售的傳統車體安全性評比還更不錯！

我們參加LS-DYNA研討論的經歷：Ford的確在這部份用了一些心思在做模擬研究，有用到LS-DYNA。

若以車體結構實際碰撞結果來說，使用複合性材料強化鋁船體結構強度，會是一個合理的方向。

我們這只是推論，能否用在船體結構上，還是要靠設計師的巧思及電腦輔助分析的驗証。

我們想告訴大家的是：船體強度夠不夠，不能單從材料下斷論，目前可以使用複合材料配合鋁結構來解決這樣的問題，這是一個世界趨勢方向。值得船舶設計者考量。

LS-DYNA可以透過模擬的方式協助設計者評估這樣的改變是否有用。

如用正確地使用電腦輔助分析-1

 

20年了,CAE進步了多少?

今年是老編入行20年囉~回首看20年,CAE界真的進展很多!

20年前100 M Hz的時脈就已經很快了, 4M的記憶體就很猛啦!現在動不動就3G以上,記憶體就是32G起跳,計算的速度快多了!

但是,使用者增加量有真的比較多嗎?

個人觀察是:有增加一些,但其實不多。為什麼?我一直反覆地問自己.

由於接下來我們要代理ANSYS系列產品,看了一份內部報告:

1. 36%的工程師覺得學CAE很難

2. 34%的工程師覺得計算太慢,太久得到答案

3. 97%的工程師都同意CAE可以有效地幫助工程師解決問題

軟硬體都進步了很多,但使用者並沒有增加很多

這是一個很矛盾的結果,大家都覺得很有幫助,但是,很多工程師覺得: 這是一個很困難的任務,很少人要去用它,所以,最後就有人覺得幫助也不大。

 

就像是伊索寓言裡的故事--老鼠開會: 老鼠為了解決他們的敵人一起開會商討對策,紛紛發表了各自不同的觀點。最後，一隻小老鼠站出來，說他想到了一個好主意："我們可以把一個鈴鐺綁到貓的脖子上，那樣的話，它一旦走近，我們聽到鈴聲就可以馬上逃跑。"。老鼠們都贊同這個提議，然而一隻聰明的年長老鼠站出來說：「這個想法的確不錯，但是誰去把鈴鐺綁到貓脖子上呢？」老鼠們面面相覷，沒有誰敢啃聲了。

大家都覺得不錯的好方法,沒有人去執行,或是執行方法不務實,等於這個不是好點子~

原文網址：https://kknews.cc/education/ye68grb.html

問題出現在什麼地方?

首先,使用電腦輔助分析的觀念，就不太對了。

但是最近跟一些朋友聊了一下,我們發現很多人對於這樣的使用電腦輔助分析的概念,還是停留在過去的想法。

我常看到以下幾種類型:

• 使用CAE,是在CAD出圖之後,並且在模具開出來之前,我們可以使用電腦輔助分析來了解產品的效能。即時做設計變更,符合產品設計目標。這樣就可以減少模具修改的時間。

• 在開模之前使用電腦輔助分析來確定設計目標,是否可以達到顧客的規格,確定以後,用來減少模具修復的時間。所以完成CAD設計圖之後,趕快做電腦補助分析。

• 一天到晚都想著要將實驗的結果與電腦輔助分析的結果做比對。 因為你沒有實驗與分析的比對結果,你會覺得不放心或是對於分析結果沒有信心。

我輔導過很多大型企業使用CAE,就直接告訴你我的心得與結論:如果你有這樣的想法，站在我的角度我不會說你錯了，但我會告訴你：你的觀念沒有辦法加快你的設計流程。

用的時機點不對，會讓你覺得:做電腦輔助分析是一件痛苦又浪費時間的方法。

那麼什麼時候才是對的時間點？接下去會與您分享。