设计仿真 | MSC Apex 如何快速改造FPSO船舶？

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在工程咨询领域，工程师们经常会遇到在很短的时间内需要完成一些非常困难的、几乎不可能完成的工作，因为客户想快速得到答案，工程师们必须在客户预期之内提供答案，这些来自客户方的需求，让工程师的压力非常大。

这就是位于英国诺斯威奇DOCAN公司的工程师们的生活，他们专门从事能源行业大型结构的设计和分析。最近，DOCAN的工程师负责验证FPSO装置（浮式生产储卸油装置）的改造，因为运营商希望在FPSO的一个模块中安装新的甲板贯穿件，但他们需要确认与最初验证的设计相比，最新的设计变更将具有足够的结构能力。

图：FPSO的典型示例。

CHALLENGE

FPSO分析任务的起点不是CAD几何结构，而是一个“孤立”的网格模型，即只有Nastran的.BDF文件，该文件是几十年前在进行原始设计验证和FPSO最初建造时进行分析并存储的。

DOCAN技术总监Richard Carroll表示：“只有FE模型而没有对应的基准几何使得这项工作变得困难。在许多时候，由于进行设计更改更加痛苦，从头开始反而变得更简单，但这必然会浪费大量时间，精力和金钱。历史上，使用其他有限元分析前/后处理器设计变更需要，对有限元模型进行重大更改并验证新设计，这是很难做到的。当遇到此类需求时，我们没有时间从头开始重建FE模型，因此我们需要一个替代方案，MSC Apex满足了这一需求。我们只需简单地引入FE模型，并快速对其进行修改。而且，由于我们没有重新构建整个模型，QA的验证和检查周期是非常快速而直接的，比我们从全新的FE模型开始要快得多。”

图：一个典型的FPSO流程模块的例子，它被插入到FPSO的顶部。

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使用MSC Apex的“从网格生成几何”工具，DOCAN的工程师能够使用现有的FE模型，而无需从头开始。

图：MSC Apex中的“从网格生成几何”工具。它只需导入一个孤立的FE模型，就可根据现有的节点和单元重新创建几何图形。

MSC Apex可以引入一个没有几何图形的孤立网格，从现有网格中逆向生成几何图形，然后允许使用所有相同的工具对模型进行修改（例如：使用分割面工具来创建DOCAN客户想要的甲板穿透），整个工作流就像CAD几何图形最初就存在一样。不需要新的工具，DOCAN工程师就能够熟悉和快速地完成结构工作，从而节省时间。Richard 表示：“对于最终客户来说，这是一个成本效益，而对于咨询公司(例如，DOCAN)来说，这是一个回头客。每个人都赢了。”

图：插入FPSO顶部的典型FPSO工艺模块示例。

ENDING

通过仅为需要的截面重新创建几何图形，FE模型的其余部分保持不变，从而节省了大量时间来检查和验证新设计。由于原始分析中唯一发生变化的部分是增加了甲板贯穿件的区域，因此分析检查和认证的速度比从头开始构建的全新FE模型快得多。

图：原始的Nastran文件读入到MSC Apex，并迅速修改和重新认证。

这并不是Richard和他的团队分析的终点——事实上，这只是一个非常好的开始。由于DOCAN是基于MSC One租赁的token系统的客户，因此他们可以使用整个MSC One分析工具套件，包括世界级的非线性分析软件Marc。Richard总结道：“MSC Apex与MSC的许多其他软件无缝集成，意味着我们可以将注意力集中在任务本身上，而不必在解决当前问题之前先深入研究所有技术”。