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。
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"~~
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。
