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基于有限元船体拖带及支撑结构的强度分析

发布于:2016-03-29 18:37
强度分析

      船舶在营运中,经常要进行拖带和系泊作业,其拖带和系泊设备要承受较大的载荷。为保证船舶在使用过程中的安全,中国船级社通函要求对拖带与系泊设备的支撑结构进行有限元强度分析,以确保拖带与系泊设备的支撑结构满足中国船级社规范的强度要求。使用的分析方法及计算App依据有限元分析的方法,使用通用有限元AppMSC/PATRAN,MSC/NASTRAN完成。结构强度校核衡准该支撑结构强度分析区域均使用普通船用钢,屈服强度R=235MPa,依据中国船级社规范的要求,根据扣除2mm腐蚀余量后净厚度计算的支撑结构区域结构强度应满足:许用正应力 R=235MPa,许用剪切应力:R=141MPa。
      首部模型有限元模型纵向由FR190强横梁到船首,横向由右舷舷侧到左舷距中3000mm纵析。中部模型有限元模型纵向由FR49横舱壁到FR64强横梁,横向由左舷距中6200mm纵骨到左舷舷侧,尾部模型有限元模型纵向由FR7横舱壁到横向FR26强横梁,横向由左舷距中8000mm纵舱壁到左舷舷侧,尾部2模型有限元模型纵向由尾封板到FR7横舱壁,横向由右舷距中4500mm纵析到左舷距中9300mm纵析。模型的总体坐标系采用右手笛卡尔坐标系:X方向为船长方向指向船首,Y方向为船宽方向,自中纵剖面指向左舷,Z方向为型深方向,自基线指向甲板。
      结构模型的建立和载荷施加过程中采用牛、米、秒的单位制。有限元模型中包括了系泊设备(导缆孔、带缆桩、导缆器等),单点系泊和应急拖带设备(导缆孔、止链器等)的结构构件简化模型,底座、首楼甲板/主甲板/舵楼甲板等板结构以及强横梁、纵析、纵骨等构件的腹板和中部强框架面板采用壳体单元模拟,所有强横梁、纵析和纵骨等构件的面板采用偏心梁单元模拟。有限元模型的网格按照200mm左右进行结构划分。有限元单元的属性严格与绞车底座结构设计一致,普通船用钢材料的弹性模量E=2.06xE5 MPa,泊松比0.3,密度p=7.8xE9kg/mm,有限元模型在结构截断处施加XYZ三方向的位移约束,甲板和强框架面板纵向截断处施以XY方向约束,强横梁和强框架腹板纵向截断处施以YZ方向约束,纵舱壁横向截断处施以XZ方向约束,垂向支柱截断处施以,方向的位移约束。
      系泊设计载荷作用在缆索上的设计载荷:应为基于船舶栖装数的缆索的破断强度的1.2s倍,设计载荷应通过按照拖带与系泊布置图显示的布置的拖索施力口。单点系泊和应急拖带设计载荷作用在缆索上的设计载荷:应为拖带与系泊布置图标明的预定的最大拖带载荷的2倍,设计载荷应通过按照拖带与系泊布置图显示的布置的缆索施加。该船单点系泊和应急拖带设备系索的缆索载荷分别为1000Nx2=2000N和2000Nx2=4000N。


                                                                                  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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