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近海风力工程公司
借助仿真实现设计流程自动化
Wood Thilsted 公司使用有限元分析（FEA）软件的自动化功能更有效地开发出经久耐用的靠船台，节省了时间和材料成本。
伯灵顿，美国马萨诸塞州（2024 年 9 月 3 日）—— 为海上风力发电机设计靠船台需要考虑巨浪、200 吨级维修船舶的撞击、工人的安全以及靠船台的使用年限。因此，靠船台必须坚固耐用，但增强其强度并不是简单地增加钢材：在缺乏正确信息指导决策的情况下增加材料，只会给项目增加不必要的成本。为此，专门从事海上风能项目的领先工程咨询公司Wood Thilsted将结构分析与自动化融入其设计流程。该团队采用精简的工作流程来创建、测试和验证设计，这使他们能够在短短几个月内完成新的靠船台设计，并确保其使用寿命可达 30 年。
停靠在风力发电机码头的船只。
靠船台由梯子、碰垫、插销和许多其他部件组成，所有这些部件都需要协同设计和测试。“设计的挑战在于，我们有一系列不同的载荷工况要求，而这些要求往往相互矛盾。我可以花费很多时间来优化设计的某一方面，然后发现它不适用于另一种设计情景。作为一名设计师，这意味着你需要从更广阔的视角来看待整个设计。” Wood Thilsted 公司的高级结构工程师 Louise Bendtsen 解释说。
COMSOL Multiphysics® 软件能够帮助 Wood Thilsted 采用全面综合的方法来评估其海上船舶停靠台设计的性能。使用该有限元分析软件，设计团队模拟了任何可能的设计方案的主要载荷情况：承载力极限状态（ultimate limit state, ULS）波，代表靠船台在其预计使用寿命内能承受的最大峰值力；疲劳极限状态（fatigue limit state, FLS）波，代表 30 年使用限期内海浪和人员转移对结构的累积影响。
模拟结果显示了靠船台设计中的应变点（左），可在不同项目中重复使用的自定义模型零件（右）。
Bendtsen 正在使用 COMSOL® 软件简单快速地计算靠船台的应力集中系数，并在整个项目中持续跟踪。为了进一步验证可能的设计方案，她的团队与 Wood Thilsted 的 Primary Steel 团队合作，以获得应力集中系数和所用材料的极限响应。团队还将 COMSOL Multiphysics® 软件与 MATLAB® 软件联用，实现了将施加载荷、设置材料属性和选择分析类型等流程自动化。
“通过 COMSOL Multiphysics® 我们可以自动获得应力，然后使用 LiveLink™ for MATLAB®（COMSOL 的一个附加产品）将这些数据连接到 MATLAB。” Bendtsen 补充说，“这样，我们就可以编写自己的脚本来提取应力和应变，并针对不同的载荷工况执行所有的结果评估，从而节省出时间来改进设计并专注于具有挑战性的部分。”
通过在 COMSOL® 中建立和存储特定部件的信息，团队可以自动优化和模拟正常的波浪载荷以及意外的船只撞击。“软件中有很多可以实现自动化的功能，这对我们非常有利，因为我们需要模拟大量相似但又不同的载荷工况。”Bendtsen 说道。
COMSOL Multiphysics 软件中存储的自定义几何零件库，使得 Wood Thilsted 能够高效地进行设计，同时通过软件提供的复制复杂的几何形状并将其参数化的功能，Wood Thilsted 可以逐块构建新的靠船台设计，便捷地将设计的一部分换成另一部分。
这种方法还能为每个部件选择多种配置，例如改变接头类型和角度。通过修改相应的全局几何参数，团队可以同时改变多个相似的部件。正如 Bendtsen 所说：“我们的项目团队灵活且快速。我们可以在数小时内而不是数周内处理设计变更，以最快的速度提供最节省钢材的设计。”
COMSOL 用户案例库中对 Wood Thilsted 使用仿真高效地设计靠船台进行了详细且深入的讨论，欢迎阅读。
关于 COMSOL
COMSOL 是全球仿真软件提供商，致力于为科技企业、研究机构和大学提供产品设计和仿真研究的软件解决方案，其旗舰产品 COMSOL Multiphysics® 是一个集仿真建模与仿真 App 开发于一体的软件平台，尤其擅长多物理场现象的仿真分析。多个附加产品将仿真平台的应用扩展到电气、力学、声学、流体、传热和化工等领域。接口工具实现了COMSOL Multiphysics® 仿真与 CAE 市场上的主流 CAD 工具的集成。仿真专业人员可以借助 COMSOL Compiler™ 和 COMSOL Server™ 向其遍布世界各地的设计团队、制造部门、测试实验室，以及客户部署仿真 App。COMSOL 公司创立于 1986 年，在全球多地设有办公室，并通过分销商网络覆盖更多地区。