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浮船坞结构的强度分析

发布于:2016-08-08 21:15
强度分析

      一、浮船坞结构强度计算的重要性
      浮船坞是一种用于修、造船的工程船舶,它不仅可用于修、造船舶,还能够打捞沉船,运送深水船舶通过浅水航道等。作为船舶修造行业的重要设施,浮船坞对船舶维修意义重大。进年来,随着船舶大型化,对应浮船坞的尺寸也越来越大,浮船坞结构强度分析显得尤为重要。本研究根据规范要求的不同工况,采用三维有限元分析AppPatran建模,设定边界条件和载荷,采用NastranApp,分析浮船坞应力最大值出现的部位及应力的分布规律,为浮船坞的设计和改进提供借鉴和参考。
      二、浮船坞三维有限元模型的建立
      356t级浮船坞为箱型单底整体式钢质浮船坞。该坞肋距均为0.6m,坞墙上甲板、坞墙安全甲板、抬船甲板、浮坞底板为纵骨架式,纵骨间距0.5m。在坞体内中部设置一道中纵水密舱壁,纵向除设置水密中纵舱壁外,还在每隔三个纵骨处设置非水密纵向支撑舱壁。在坞体内Fr15,Fr33,Fr51处设置三道横向水密舱壁,每一压载水舱中没隔两个肋位处设置非水密支撑舱壁。坞长39.60m,坞宽20.60m,坞深3.70m,平台高度1.20m,最大沉深吃水3.10m,作业吃水1.00m,轻载吃水0.55m,轻载排水量435T,最大沉深排水1,087T,举升力356T。
      根据该坞结构建立有限元模型,坐标系统取右手直角坐标系,原点取在Fr0(即0站)中纵剖面基线处,且x方向为坞体的纵向,以坞首方向为正,Y方向为坞体的横向,以坞纵中线向左舷为正,z方向为坞体的垂向,以基线向上为正。计算模型中共有8,795个节点,16,920个单元。
      三、浮船坞工况计算
      1.计算工况
      本船参照CCS《浮船坞入级规范》(2009),对以下种工况进行强度校核:
      工况1:浮船坞在正常举升工况下,抬起最短进坞船时,吃水1.30m,压载水高0.539m。
      工况2:以设计举升能力举升进坞船,且平浮状态下的浮船坞吃水位置至龙骨墩顶时的工况,吃水2.0m,压载水高0.607m。
      工况3:浮船坞在最大沉深工况下,吃水3. 10m,压载水高0.686m。
      2.计算载荷
      计算载荷包括如下项目:
      (1)浮船坞自重,重力加速度取9.81m/s2,以惯性力的形式施加于浮船坞;
      (2)进坞船的重量,假定全部作用于龙骨墩上的进坞船重量;
      (3)浮箱底板的外部水压力及舷外水压力;
      (4)浮箱甲板浸水的水压力;
      按照CSS《内河钢质浮船坞计算要求》约束整个模型的刚体平动和转动。即:对外坞墙与浮箱底相交处节点的线位移进行约束。一侧约束x,y和z向的线位移,即sx=sy=sz=0,另外一侧约束x和z向的线位移,即sx=sz=0。
      四、强度评估
      1.强度评估标准
      (1)总纵强度
      根据规范,总纵弯曲强度的许用弯曲应力为[σ]=137/KN/mm2。
      (2)横向强度
      各个工况下,各构件的计算应力应不大于表1和表2规定的相应许用应力值。

 

                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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