经典案例
  • 有限元分析在机械产品设计的应用
  • 汽车转向机构有限元分析与优化
  • 风力发电机主轴结构强度分析
  • 发动机连杆的强度分析与结构优化
  • 车辆传动轴的强度分析与方案改进
  • 摩托车车架的刚度及强度分析
  • 注塑模具机构强度分析及结构优化
  • 变速箱轴键强度校核及结构改进
  • 挖掘机铲斗有限元计算和强度分析

大型组块拖航运输船有限元分析研究

发布于:2019-08-22 21:51
有限元分析

      随着我国海洋石油工业不断向着“深水进军”,组块的总体规模越来越大,最近的南海项目组块的重量已超过3万t,创历次之最。在驳船运输组块的过程中,在波浪载荷作用下,驳船的柔度对组块的结构强度会产生很大的影响,这和以往在不需要考虑船体变形因素的条件下对组块进行运输强度校核具有很大不同。因此,在给定海况下,组块在用驳船运输过程中,船体变形的数据直接影响组块结构有限元分析的校核结果。为此,采用基于频域分析的设计波法,对南海某项目的组块运输进行三维全藕合数值模拟和计算分析。根据驳船运动诱导的惯性力,以及重力等求出组块各构件的应力,按API规范进行校核组块的结构强度。
      1)海况条件采用中国南海某区域,10年一遇海况。2)总体结构模型。根据图纸信息,准确建立组块、DSF滑道、SEAFASTENING和驳船结构模型。由于要准确地模拟出驳船和组块结构,导致有限元模型的单元数和节点数量十分庞大,而且为了准确模拟组块与驳船船体连接节点自由度,将整个系统分为两个子模型—组块(含DSF)和驳船,然后利用超单元组合技术,将它们组合成整体结构模型。
      根据驳船的型线资料,建立三维水动力计算的湿表面模型。根据驳船的舱室布置图进行三维模型的舱室划分,并模拟舱室压载水,进行水动力计算。采用设计波法进行组块运输全藕合的强度分析,设计波参数由组块重心处3个线方向最大加速度、3个角方向最大加速度以及驳船中横剖面3个方向最大弯矩等9个主导载荷确定。计算船体在各主导载荷工况下,载荷响应的短期极值,并结合各载荷响应的传递函数确定设计波参数,包括浪向、周期、波幅和相位。
      在得到设计波参数后,即可针对选定的设计波,采用三维线性频域水动力理论,进行波浪载荷计算。在用设计波法对组块运输时驳船所受波浪载荷进行预报时,需要将驳船湿表面的水动压力、液舱载荷以及惯性载荷施加到有限元模型上,确保模型的静力和动力平衡,用于进行结构有限元计算。
      驳船受到静水载荷和波浪载荷的作用,由于SEAFASTENING是在组块装船后才焊接上去的,因此SEAFASTENING在静水载荷工况下不起支撑固定作用,只在波浪载荷工况下起支撑作用。为此,需要分静水工况和波浪工况两种情况进行计算:在静水载荷工况下分析时要将SEAFAS-TENINGS与驳船连接处的节点单元解,这样SEAFASTENINGS便不起支撑作用;在波浪载荷工况下分析时,又需要将SEAFASTENING与驳船连接节点耦合上,使它们起到支撑固定作用。最后用PREPOST模块,将这两个载荷工况的结果合并起来,得到最终结果文件。另外,由于RUN-NERS与驳船甲板上的滑道之间只受压力而不受拉力,这里可通过分析RUNNERS的受力情况来实现。如果在分析工况下,RUNNERS所受的力为压力,那么就不用对它进行操作,如果RUNNERS所受的力为拉力,那么就要将受拉力作用的RUNNERS与驳船甲板上滑道的接触节点解藕,使之受压不受拉。
      采用SESAM / FRAMEWORK模块,依据API RP 2A LSD对组块(含DSF)杆件结构进行强度校核,计算结果表明少数杆件在某些工况下,不满足强度要求,其中,UC值最大达到2.3(由于篇幅有限,具体计算结果暂不列出)。不满足强度要求的构件,见图中深色构件。    采用SESAM/FRAMEWORK模块,依据APIRP 2A LSD,对组块(含DSF)管节点进行冲剪强度校核,计算结果表明少数节点在某些工况下,不满足强度要求,其中,UC值最大为1.23。不满足强度要求的节点,见图中深色节点。


                                                                                  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
                                                                                                                                                      杭州小鱼儿科技有限企业
                                                                              本文出自杭州小鱼儿科技有限企业www.nataid.com,转载请注明出处和相关链接!


tag标签:
------分隔线----------------------------
------分隔线----------------------------
XML 地图 | Sitemap 地图