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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(xiàn)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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