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船舶在營運中，經(jīng)常要進(jìn)行拖帶和系泊作業(yè)，其拖帶和系泊設(shè)備要承受較大的載荷。為保證船舶在使用過程中的安全，中國船級社通函要求對拖帶與系泊設(shè)備的支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元強度分析，以確保拖帶與系泊設(shè)備的支撐結(jié)構(gòu)滿足中國船級社規(guī)范的強度要求。使用的分析方法及計算軟件依據(jù)有限元分析的方法，使用通用有限元軟件MSC/PATRAN，MSC/NASTRAN完成。結(jié)構(gòu)強度校核衡準(zhǔn)該支撐結(jié)構(gòu)強度分析區(qū)域均使用普通船用鋼，屈服強度R=235MPa，依據(jù)中國船級社規(guī)范的要求，根據(jù)扣除2mm腐蝕余量后凈厚度計算的支撐結(jié)構(gòu)區(qū)域結(jié)構(gòu)強度應(yīng)滿足：許用正應(yīng)力 R=235MPa，許用剪切應(yīng)力：R=141MPa。
首部模型有限元模型縱向由FR190強橫梁到船首，橫向由右舷舷側(cè)到左舷距中3000mm縱析。中部模型有限元模型縱向由FR49橫艙壁到FR64強橫梁，橫向由左舷距中6200mm縱骨到左舷舷側(cè)，尾部模型有限元模型縱向由FR7橫艙壁到橫向FR26強橫梁，橫向由左舷距中8000mm縱艙壁到左舷舷側(cè)，尾部2模型有限元模型縱向由尾封板到FR7橫艙壁，橫向由右舷距中4500mm縱析到左舷距中9300mm縱析。模型的總體坐標(biāo)系采用右手笛卡爾坐標(biāo)系：X方向為船長方向指向船首，Y方向為船寬方向，自中縱剖面指向左舷，Z方向為型深方向，自基線指向甲板。
結(jié)構(gòu)模型的建立和載荷施加過程中采用牛、米、秒的單位制。有限元模型中包括了系泊設(shè)備(導(dǎo)纜孔、帶纜樁、導(dǎo)纜器等)，單點系泊和應(yīng)急拖帶設(shè)備(導(dǎo)纜孔、止鏈器等)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件簡化模型，底座、首樓甲板/主甲板/舵樓甲板等板結(jié)構(gòu)以及強橫梁、縱析、縱骨等構(gòu)件的腹板和中部強框架面板采用殼體單元模擬，所有強橫梁、縱析和縱骨等構(gòu)件的面板采用偏心梁單元模擬。有限元模型的網(wǎng)格按照200mm左右進(jìn)行結(jié)構(gòu)劃分。有限元單元的屬性嚴(yán)格與絞車底座結(jié)構(gòu)設(shè)計一致，普通船用鋼材料的彈性模量E=2.06xE5 MPa，泊松比0.3，密度p=7.8xE9kg/mm，有限元模型在結(jié)構(gòu)截斷處施加XYZ三方向的位移約束，甲板和強框架面板縱向截斷處施以XY方向約束，強橫梁和強框架腹板縱向截斷處施以YZ方向約束，縱艙壁橫向截斷處施以XZ方向約束，垂向支柱截斷處施以，方向的位移約束。
系泊設(shè)計載荷作用在纜索上的設(shè)計載荷：應(yīng)為基于船舶棲裝數(shù)的纜索的破斷強度的1.2s倍，設(shè)計載荷應(yīng)通過按照拖帶與系泊布置圖顯示的布置的拖索施力口。單點系泊和應(yīng)急拖帶設(shè)計載荷作用在纜索上的設(shè)計載荷：應(yīng)為拖帶與系泊布置圖標(biāo)明的預(yù)定的最大拖帶載荷的2倍，設(shè)計載荷應(yīng)通過按照拖帶與系泊布置圖顯示的布置的纜索施加。該船單點系泊和應(yīng)急拖帶設(shè)備系索的纜索載荷分別為1000Nx2=2000N和2000Nx2=4000N。
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