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技术文章

这艘船会漂浮在水上吗?让我们用SOLIDWORKS Simulation测试一下

我在 SOLIDWORKS 建造了一艘六米长的划艇。我想知道使用 SOLIDWORKS 进行仿真可以让我们了解这艘船的多少信息,例如,他在不沉没的情况下,最多可以容纳多少人?
去验证这些其实非常简单,我们需要的所有值都由SOLIDWORKS提供,多亏了阿基米德,我们知道浮力等于被置换的流体的重量。
M g = p V g
重力可以被抵消,因为它出现在两侧,因此:
M = p V
海水的流体密度(1025kg/m3)和SOLIDWORKS内的质量特性可以计算出我们指定材料的空船的质量。龙骨和木板由橡木制成,而内部配件由柚木制成。
这意味着V是唯一的未知值,因此重新排列方程式:
V = M / p
 
由计算可得空船将漂浮在排水量为0.1337 m3的位置。
 
我将使用迭代设计研究来测量船在吃水线下的体积。首先要做的是从模型中删除不必要的实体,这意味着内饰和所有乘客都会被删除。然后,我使用“Intersect”工具在吃水线处剪切模型,只保留位于吃水线下方的实体。
在研究设置期间,我添加了一个传感器来测量这些身体的体积。如图所示,这是一个非常简单的设计研究设置。
在每个连续场景中,相交处使用的平面移动100mm,传感器都会进行测量。
 
生成结果后,我可以创建一个图表,说明船如何浮动:
 
该图显示,在此情景中中,当吃水线高于龙骨底部0.46m时,该船的最大排水量为1.16m3。图右侧的急剧下降处是水流过船上的武装鲸,并将其装满水的时刻。在这种情况下,船很可能会沉没(除非在非常浅的水域!)。
 
我在模型中添加了一些人,以查看船在水中的位置,并尝试计算出这艘小艇的理想乘客人数。我预计吃水线会达到中间木板上的某个位置。越低则越不稳定,越高则有沉没风险。
 
船上三个85公斤的假人,总重量达到392公斤
 
通过在我们的方程中加入不同重量,我们可以很容易地使用SOLIDWORKS生成的图表来测试哪个图中吃水线最安全。最后得出,我们的最佳最大排水量为0.45 m3,由此推断得出最大承重为461 Kg。
 
 
如果我们减去船的初始重量,那么剩余的重量为将近3-4人
作者:Ben Pearson 


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