90年代起，造船界對大開口船采用了基于整船有限元模型的彎扭強度計算方法，使船體結構分析上升到一個新水平。國外先進船級社對大型集裝箱船的總縱強度計算，通常采用動態載荷法進行整船有限元分析直接計算，其主要內容為：用流體動力計算程序進行波浪隨機載荷的長期預報，在此基礎上用載荷參數法，導出對應等效規則波的參數組，而此等效規則波所具有的波長、相位和波高，能使它產生相當于長期預報概率水平下的極值載荷；將此規則波作用在全船整體結構有限元模型上，以分析船體結構的應力分布。
CCS(中國船級社)近年來在此方面也立題進行深入研究，將這一新的技術分析歸納為三個基本內容：
(1)建立和處理針對縱向主要結構強度評估的足夠精確的整船結構有限元模型與質量模型；
(2)根據船舶生命周期一定的概率水平的長期預報值，選定相當的等效波及以此計算得到直接計算船體波浪誘導載荷；
(3)提出相應的強度衡準，對在各等效波作用下的整船有限元分析的應力結果，進行主要結構構件的強度評估。其整個直接計算流程框圖見圖所示。
本文以3800TEU集裝箱船為例，用二維線性切片理論方法計算船舶的波浪力，整船有限元強度分析用MSC/NASTRAN程序系統及MSC/PATRAN的前后處理器來實現。計算中，對置于等效波上的船體模型進行慣性平衡調整處理，用專用程序來實現。此計算方法和過程不僅適用大開口船，也適用于其它類型船舶結構的強度分析。
以單位波幅的規則波按不同的頻率間隔變化，其范圍為0.2～1.8rad/s；浪向角變化范圍為0～180°；船速取三分之二的設計航速；取一系列船舶運動載荷響應作載荷控制參數，如：垂向彎矩，水平彎矩及扭矩。
從規則波組計算得到的響應函數，可以得到船體對不同波浪的敏感性，從而搜索出在單位波高時，船體受到上述載荷控制變量達到最大值時(最不利的波浪)所對應的響應函數，得到此瞬間時的浪向角、頻率(即波長)及相位。
以3800TEU集裝箱船為例，通過各航向角的搜索，得到當船舶處于航向角為60°時，船舶受到的波浪扭矩為最大。圖顯示的是3800TEU集裝箱船扭矩的響應傳遞函數曲線。由圖中可以看出，發生最大扭矩時的波浪頻率為0.75rad/s。對此波浪頻率、航向角沿船長的各剖面的載荷響應，可以得到在此波浪上的扭矩沿船長的分布。
對于按無限航區設計的船舶，預報船體在其生命周期內可能經受的最大波浪載荷，主要包括其在世界各海域內航行時經受的海況，用出現各種周期與波高的波浪的概率來表達。這里我們采用的是IACS載荷工作組推薦的波浪散布圖譜。根據二維切片理論計算出在波浪譜下的各概率水平的長期預報值，取垂向波浪彎矩的長期預報值與按規范計算值相接近時所對應概率水平，作為直接計算取定的概率水平。以3800TEU集裝箱船為例，其垂向波浪彎矩10-6概率水平下的直接計算值與規范值較接近。
規范計算值(103kN·m)直接計算值(103kN·m)中拱中垂平均IACS(10-6)2938.1 3524.4 3231.3 3964.1。
將船體置于一個確定的規則波上計算結構應力，而這個規則波所具有的波長、相位和波高所產生的載荷響應，相當于長期預報概率水平下的值，此確定的規則波即為等效波。由于在不同波浪上船舶結構出現高應力區域不同，需要根據不同的載荷控制參數達到最大值所確定的一組等效波，以校核船體主要構件結構強度。
由確定的等效波，用波浪外載荷程序系統計算船體波浪誘導運動響應和船體各剖面的波動壓力分布值。

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集裝箱船整船結構三維有限元分析方法研究