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驳船载大型海洋平台运输的强度分析

发布于:2016-08-18 21:00
强度分析

      本研究利用有限元分析AppANSYS对海洋平台运输时驳船进行了强度分析及加强方案进行了探讨,ANSYSApp主要包括3个模块:前处理模块、计算分析求解模块和后处理功能模块。前处理阶段完成建模及网格划分后,用户在求解阶段通过求解器获得分析结果。在求解阶段,用户可以定义分析类型、分析选项和载荷数据,然后开始有限元求解。ANSYS的后处理过程紧接在前处理和求解过程之后,通过用户界面,用户可以很容易地获得求解过程的分析结果并对这些结果进行运算,这些结果可能包括位移、温度、应力、应变、速度及热流等。输出形式有图形显示和数据列表。
      基于以上基本理论的分析,大家以某组块的运输过程中船体强度进行分析。该油田位于渤海中部海域,距东北的渤中28-1油气田约22km,属于渤中油田群,水深约为20m。
      该平台是一座集钻修井、生产及生活为一体的12腿、12桩的综合平台,有2个井口区40个钻井槽。在顶层甲板有一座可容纳10人的生活模块,其总重量约为8,879t。
      一、运输驳船概述
      海洋石油221为无人非自航8,000t深水导管架下水驳船,其载货能力为29,000t,长度为142m,宽度为36m,型深9.75m。
      概述如下:
      船籍:中国船级社
      建造年份:2004
      所属港籍:天津港
      二、载荷状况
      驳船在运输组块过程中,除了受到自身的重力载荷外,还受风、浪、流等外界载荷作用,船体将和上部运输结构一起运动,产生横摇、纵倾、升沉等6个自由度方向的运动。驳船将要承受以上外界载荷共同作用下的总作用力。作用力将通过滑靴和滑道传递到船体上,最终将由船体龙骨及纵横舱壁承担。根据SACS的计算结果,各节点支反力最大值如表所示。
      三、海洋石油221有限元模型建立
      本研究利用以上章节所述理论建立了海洋石油221船有限元模型,在进行船舶强度计算分析时,其上构件主要分为主要构件和次要构件。
      主要构件包括船体弦侧外板、横舱壁、析材等,它们对船体的整体结构起到主要作用,影响船体的整体变形和应力场分布。
      次要构件只是起到局部作用,如析材、肋板上所加的扶强材等,它们不影响结构的整体强度、变形。
      1.模型坐标系的选择
      为了描述各构件在船体和整个结构中的位置、各计算工况下结构的变形和应力分布情况以及约束和加载条件,X正方向指向右舷,Y正方向从船底指向甲板,Z正方向沿船长方向且指向船首。
      2.单元的选取
      为了保证计算可靠,必须采用比较精确的结构分析模型,尽可能把每一个主要构件真实地描述出来。由于该船外板和舱壁均为平面结构,其中的横、纵向构件也相应地为直线结构,根据该船体结构及受力特点,为寻求计算精度和计算量的平衡,采用ANSYS单元库中的如下两种单元:
      (1)板壳单元-SHELL63,它是具有抗弯曲和拉、压能力,能承受面内和垂向载荷的弹性单元。这种单元在每个节点上有6个自由度,如图所示。一样每个节点存在6个自由度。
      3.有限元模型的建立
      基于上述两种单元和船体结构的受力特点,大家用两种方法建立了海洋石油221的局部有限元模型。
      (1)船体结构中所有所有的板材,包括甲板、首尾封板等,它们既承受横向载荷,又承受面内载荷,用板壳单元SHELL63,其中船体中的龙骨和横梁结构也用SHELL63单元组合而成,其上部的滑道用SHELL63单元建模,如图所示。
      (2)由于SHELL63单元和BEAM 188单元具有相同的自由度。因此,船体结构中纵横舱壁用SHELL63单元来模拟,船体中的龙骨和横梁结构用BEAM 188单元组合而成。其上部的滑道用SHELL63单元建模。


                                                                                  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
                                                                                                                                                  杭州纳泰科技咨询有限企业
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