Smart-SIM工程案例—船舶筏架力学性能快速预测

船舶隔振筏架设计的一大痛点，是变几何构型+多载荷工况双变量下的迭代难题。工程设计中筏架结构尺寸与安装形式多变，叠加载荷差异，衍生海量组合工况。传统有限元需反复修改模型、重划网格、逐组计算，迭代繁琐、周期极长。本次依托Smart-SIM工具，实现变几何、变载荷双变量下力学响应（应力 + 位移）秒级预测，高效破解船舶结构设计校核繁复难题。

01仿真方案与数据集搭建

本案例基于智能快速预测工具Smart-SIM V1.0平台完成样本构建、模型训练、模型计算、模型导出全流程操作，搭建数据驱动的AI代理模型，有效替代传统有限元仿真，适配几何、载荷双变量变化的工程预测场景。

本案例数据集由Comsol仿真软件生成的1000组VTU格式有效样本构成，搭配TXT格式可变入参文件，核心监测物理量为应力与结构位移。训练前进行全量样本一致性校验，样本查看如图1所示，模型训练资源配置如图2所示。

图1 样本查看图

图2 模型训练资源配置界面

样本处理完成后，采用平台专业模式开展模型训练，可自主选择算法类型，精细化设置模型参数与训练参数，适配高精度工程仿真需求，算法设置界面如图3所示。

图3 算法设置界面

02Smart-SIM 预测效果展示

Smart-SIM攻克传统仿真无法适配变几何、多载荷双变量批量计算的行业瓶颈，实现仿真效率质的飞跃。传统有限元面对不同筏架几何构型+海量载荷组合工况，必须逐次改模型、划网格、提交运算，全套流程耗时数小时甚至数天；而训练完成的AI模型，可兼容几何结构、载荷参数双向输入修改，仅更新几何和工况即可秒级输出完整应力、位移场。本案例模型训练时长1.5h（4060Ti单卡），适配工程多变的设计场景。

训练完成后，用户可直观查看应力、位移两个物理量的数值仿真结果、AI模型计算结果和逐点计算误差，如图4所示，应力最大值偏差不超过3%。

图4 仿真结果和模型计算结果的对比及误差云图

模型训练过程中，损失函数曲线平稳收敛（见图5），表示模型学习充分，具备优异的稳定性与泛化能力。最终测试指标显示如图6所示，模型R²值约0.98，RMSE、MAE误差指标均控制在工程可接受区间，没有明显过拟合现象，精度可靠、误差可控，可替代传统数值仿真而作为代理模型用于船舶隔振筏架的快速设计校核工作。

图5 损失函数变化曲线示意图

图6 总体误差

03 模型复用与离线部署能力

模型精度验证达标、满足工程使用标准后，可直接保存备用如图7，支持全新自定义几何模型导入+任意载荷参数输入，真正实现变几何、多工况场景的通用化预测。本案例导入全新STP格式筏架几何模型，设置3000N载荷条件开展预测计算，软件可快速输出对应的力学响应结果，可视化云图如图8所示。

图7 模型保存界面

图8 新几何预测结果云图

同时，Smart‑SIM 可将训练完成的模型导出独立exe程序如图9所示，导出的exe程序可脱离软件平台，通过命令行调用预测，满足工程自动化批量计算需求。程序最终自动输出 VTU 格式结果文件，可通过新建工程作为样本导入查看，也可借助第三方可视化工具对结果进行查看，效果如图10所示，在几何与参数相同的情况下，与软件中图8的预测结果一致。

图9 模型导出

图10 第三方后处理软件查看结果云图

04案例总结

该船舶筏架力学性能智能预测案例，落地价值清晰，精准解决行业核心痛点：

1. 变几何构型+多载荷工况的批量仿真难题，彻底改善传统仿真迭代繁琐、校核周期过长问题，大幅提速船舶筏架结构研发迭代；

2. 仿真效率实现超百倍提升，同时精度契合工程标准，兼顾高效性与可靠性；

3. 模型泛化性、复用性强，可迁移应用于同类船舶结构隔振装置的力学预测场景。

开放试用

目前 Smart-SIM 智能快速预测工具 V1.0 已正式上线，限时免费试用持续开放！

下载链接：https://www.smartbooks.cn/download

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