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一、浮船塢結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算的重要性
浮船塢是一種用于修、造船的工程船舶，它不僅可用于修、造船舶，還能夠打撈沉船，運(yùn)送深水船舶通過(guò)淺水航道等。作為船舶修造行業(yè)的重要設(shè)施，浮船塢對(duì)船舶維修意義重大。進(jìn)年來(lái)，隨著船舶大型化，對(duì)應(yīng)浮船塢的尺寸也越來(lái)越大，浮船塢結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析顯得尤為重要。本研究根據(jù)規(guī)范要求的不同工況，采用三維有限元分析軟件Patran建模，設(shè)定邊界條件和載荷，采用Nastran軟件，分析浮船塢應(yīng)力最大值出現(xiàn)的部位及應(yīng)力的分布規(guī)律，為浮船塢的設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供借鑒和參考。
二、浮船塢三維有限元模型的建立
356t級(jí)浮船塢為箱型單底整體式鋼質(zhì)浮船塢。該塢肋距均為0.6m，塢墻上甲板、塢墻安全甲板、抬船甲板、浮塢底板為縱骨架式，縱骨間距0.5m。在塢體內(nèi)中部設(shè)置一道中縱水密艙壁，縱向除設(shè)置水密中縱艙壁外，還在每隔三個(gè)縱骨處設(shè)置非水密縱向支撐艙壁。在塢體內(nèi)Fr15，F(xiàn)r33，F(xiàn)r51處設(shè)置三道橫向水密艙壁，每一壓載水艙中沒(méi)隔兩個(gè)肋位處設(shè)置非水密支撐艙壁。塢長(zhǎng)39.60m，塢寬20.60m，塢深3.70m，平臺(tái)高度1.20m，最大沉深吃水3.10m，作業(yè)吃水1.00m，輕載吃水0.55m，輕載排水量435T，最大沉深排水1,087T，舉升力356T。
根據(jù)該塢結(jié)構(gòu)建立有限元模型，坐標(biāo)系統(tǒng)取右手直角坐標(biāo)系，原點(diǎn)取在Fr0(即0站)中縱剖面基線處，且x方向?yàn)閴]體的縱向，以塢首方向?yàn)檎琘方向?yàn)閴]體的橫向，以塢縱中線向左舷為正，z方向?yàn)閴]體的垂向，以基線向上為正。計(jì)算模型中共有8,795個(gè)節(jié)點(diǎn)，16,920個(gè)單元。
三、浮船塢工況計(jì)算
1.計(jì)算工況
本船參照CCS《浮船塢入級(jí)規(guī)范》(2009)，對(duì)以下種工況進(jìn)行強(qiáng)度校核：
工況1：浮船塢在正常舉升工況下，抬起最短進(jìn)塢船時(shí)，吃水1.30m，壓載水高0.539m。
工況2：以設(shè)計(jì)舉升能力舉升進(jìn)塢船，且平浮狀態(tài)下的浮船塢吃水位置至龍骨墩頂時(shí)的工況，吃水2.0m，壓載水高0.607m。
工況3：浮船塢在最大沉深工況下，吃水3. 10m，壓載水高0.686m。
2.計(jì)算載荷
計(jì)算載荷包括如下項(xiàng)目：
(1)浮船塢自重，重力加速度取9.81m/s2，以慣性力的形式施加于浮船塢；
(2)進(jìn)塢船的重量，假定全部作用于龍骨墩上的進(jìn)塢船重量；
(3)浮箱底板的外部水壓力及舷外水壓力；
(4)浮箱甲板浸水的水壓力；
按照CSS《內(nèi)河鋼質(zhì)浮船塢計(jì)算要求》約束整個(gè)模型的剛體平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。即:對(duì)外塢墻與浮箱底相交處節(jié)點(diǎn)的線位移進(jìn)行約束。一側(cè)約束x，y和z向的線位移，即sx=sy=sz=0，另外一側(cè)約束x和z向的線位移，即sx=sz=0。
四、強(qiáng)度評(píng)估
1.強(qiáng)度評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)
(1)總縱強(qiáng)度
根據(jù)規(guī)范，總縱彎曲強(qiáng)度的許用彎曲應(yīng)力為[σ]=137/KN/mm2。
(2)橫向強(qiáng)度
各個(gè)工況下，各構(gòu)件的計(jì)算應(yīng)力應(yīng)不大于表1和表2規(guī)定的相應(yīng)許用應(yīng)力值。
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