2。1。1 有限元的基本原理

有限元的基本原理就是用比较简单的问题代替复杂的问题以后再求解。它将求解领 域看成是由许多称为有限元的小的互相连的子域组成，对每一个小的单元假定一个合适 的近似解。由许多近似解的小的区域，最后进行整合，就得到大的构件或者模型需要的 一个值。

2。1。2 虚功原理的简介

虚功原理是有限元分析的基本思想。在结构力学中应用较为广泛。虚功原理又被称 之为虚位移原理。由 J。L。拉格朗日在 1764 年第一次提出。其基本内容为：一个原为静止 的质点系，如果约束是理想双面定常约束，则系统继续保持静止的条件是所有作用于该 系统的主动力对作用点的虚位移所作的功的和为零[9][10]。虚位移是一个假设量，指一个 结构体在满足约束条件和连续条件的情况下产生一段无穷趋向于零的位移。它受外力， 温度等外界的因素影响。简短的说，真实的功作用在虚位移上称之为虚功。

2。2 有限元计算的基本步骤

有限元的分析问题的解决步骤大致分为网格的划分；基本单元的分析和最后近似方 程的求解。

第一，要对需要建模的模型结构进行网格（mesh）的划分。将大的模型进行离散， 成为小的单元（element），就按照本课题的研究对象：甲板起重机的基座来说，再进行 有限元的建模过程中，普通的网格的规格是 700*700mm 的，用于强度的校核的危险边缘 的区域的网格尺寸是 50*50mm。用于疲劳强度校核的网格厚度必须是 t*t 的。

第二，要对基本的单元（element）进行分析。为了得到所需的推导的有限单元

（element）的列式。包括建立单元坐标系，建立单元试函数。最后形成单元矩阵。 第三，要对得到的近似解进行求解。前面已经将模型离散化成小的单元。各个单元

的分片差值来整合，进行求解需要解决的的一系列物理尤其是结构力学方面的问题。 因为有限元分析的方法不但具有十分强大的的通用性，并且它能够更加快捷有效地

解决复杂域的求解等问题，所以国内外的很多种大型主流得程序系统的基本原理都是有 限元方法，在解决求解线性方程，非线性方程甚至协调方程和非协调方程上应用有限元 分析方法化复杂为简单，大大提高了计算的效率。是目前广为应用的一种分析计算方法。论文网

2。3 SESAM/GENIE 软件的起源

DNV 船级社的 SESAM/GENIE 软件的核心关键是麻省理工学院开发一项核心软件 用于评估浮体流体动力性能，SESAM 的基本原理是基于自由面函数的频域零航速理论。 从最初发布到目前的广为应用已经有将近半个世纪之久。SESAM 的起源要追溯到上世 纪五六十年代，当时，美国加州大学伯克利分校的教授在挪威特隆赫姆的船舶研究中心 进行了为期一年的学术休假。在研究发现一种新方法，为了找出解决结构分析的偏微分 方程和积分方程的近似解，也就是我们所说的有限元方法（FEM）。教授的研究探讨开 始了加州大学伯克利分校和挪威技术学院之间长期的学术交流。在当时，斯图加特大学 和加州大学伯克利大学的教授都是有限元方法的先驱，他们对挪威的来访，促使挪威技 术学院和 DNV 开创，甚至积累了有限元方法的专业知识。

直到上世纪六十年代，船舶的设计主要还是依据传统的经验和方法，强度的计算校 核还是应用数学解析的方法。然而随着超大型油轮的建造，设计的工作越来越复杂，光

靠传统的经验方法根本难以应对。

上世纪六十年代，DNV 购买了 SESAM 软件，花费了将近 30000 挪威克朗，大约为 4000 美元，相当于研究室的一位工程师的年薪。然而后来的事实表明，SESAM 软件的 购买变成 DNV 的一个转折点，甚至也是挪威船舶航运业的转折点。随后，DNV 立即制 定详细的计划，投入大约每年 40 人进行这项程序的研发和创新，这么大的代价可以说 是史无前例的，按当时的情况来说每个项目一般只投入两名或三名员工。DNV 的研发 团队在 SESAM 中加入了关键的多级超单元。随后慢慢发张成 SESAM 名字的“解释”： 超单元结构分析模块组。