在世界經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天,航運(yùn)作為最實(shí)惠的運(yùn)輸方式,其高速發(fā)展的勢頭也被帶動了起來,其中最受歡迎的船舶類型便是散貨船,因此它的需求量越來越大。然而,一直以來,散貨船的折損問題也一直是船東們一筆損失。眾所周知,船舶的拖帶與系泊是船舶營運(yùn)過程中的常用工況,但是此時船體支撐結(jié)構(gòu)與系泊設(shè)備受力較大,如果此處的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn),很容易造成事故,經(jīng)常會對人身以及財(cái)產(chǎn)的安全造成嚴(yán)重的威脅。所以,根據(jù)中國船級社通函的要求,需針對性的對此以及其附近的結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度有限元分析。
船上的拖樁、拖纜孔、導(dǎo)纜器等設(shè)備,受力最大的時候,莫過于船舶進(jìn)行拖帶、系泊作業(yè)的時候。對各拖帶以及系泊設(shè)備進(jìn)行一定的強(qiáng)度校核,能有效提高船舶拖帶與系泊過程中的安全系數(shù)。只要在船舶拖帶以及系泊作業(yè)工況下,確保拖帶和系泊設(shè)備能夠承受住相應(yīng)符合,其他工況一般便不需再考慮。因此,也只需要對拖帶和系泊設(shè)備支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模、計(jì)算、強(qiáng)度分析與校核等。
分析時要考慮兩種工況,即拖帶工況和系泊工況,而具體的拖帶和系泊方式,可能會導(dǎo)致作用在拖帶和系泊構(gòu)件上的載荷不同。由于在船體拖帶與系泊的情況下,此處的結(jié)構(gòu)受載同樣有差別。然而在計(jì)算過程中,為確保安全,我們需要進(jìn)行的強(qiáng)度校核計(jì)算,是對拖帶以及系泊結(jié)構(gòu)破壞最大的受載工況。計(jì)算得出的結(jié)論將會對以后散貨船相關(guān)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及其強(qiáng)度分析具有一定的參考意義。
本船拖帶與系泊設(shè)備按照中國船級社規(guī)范及船東要求配備,系泊部分有各類帶纜樁12個,拖帶部分有2個拖樁。甲板結(jié)構(gòu)的橫梁和縱析相對來說屬于強(qiáng)構(gòu)件,把以上設(shè)備盡量均勻的布置在橫梁和縱析上,可以使拖帶和系泊設(shè)備上的復(fù)合得到均勻有效的分布。
建立模型以及計(jì)算的整個過程中,涉及到的單位統(tǒng)一用國際標(biāo)準(zhǔn)單位制,涉及到的坐標(biāo)統(tǒng)一以右手笛卡爾坐標(biāo)系:
a)軸指向船舷;
b)軸指向左舷側(cè);
c)軸沿船體垂直甲板向上。結(jié)構(gòu)采用“中國船級社”A級鋼構(gòu)成。計(jì)算時,材料的物理特性參數(shù)取值如下:彈性模量:E=2.06xe11 N/m2,泊松比0.26,屈服點(diǎn)235Mpa,密度:p=7.85t/m3。
本船系泊設(shè)備按中國船級社規(guī)范及船東要求配有各類帶纜樁12個。由于結(jié)構(gòu)與載荷的對稱性,在船首、船中、船尾各選擇1個有代表性的帶纜樁分別建立模型計(jì)算;帶纜樁和導(dǎo)纜滾輪布置及對應(yīng)的模型編號。
模型4是首部帶纜樁,位于肋位229至肋位232之間,總體坐標(biāo)系位于首樓甲板上表面。
模型5是中部帶纜樁,位于肋位125至肋位127之間,坐標(biāo)系位于首樓甲板上表面。
模型7是尾部帶纜樁,位于肋位2至肋位5之間。坐標(biāo)系位于首樓甲板上表面。
要得到系索和拖索的設(shè)計(jì)負(fù)荷,需要根據(jù)三個數(shù)據(jù)。一是:船舶曬裝數(shù),二是:《船級社規(guī)范》中相應(yīng)要求。三是:系索以及拖索的公稱破斷強(qiáng)度。
(1)確定設(shè)計(jì)中系泊、拖帶操作時負(fù)荷的數(shù)值。
我們可以得到曬裝數(shù)EN規(guī)定的系索和拖索的公稱破斷負(fù)荷,此時的設(shè)計(jì)數(shù)值便取系索和拖索的公稱破斷負(fù)荷的1.25倍。
(2)設(shè)計(jì)負(fù)荷施加的方式。
通過依據(jù)系泊與拖帶布置圖顯示布置的系索與拖索進(jìn)行施加。在有限元計(jì)算中,所有的計(jì)算載荷都通過MPC單元的REB2施加到帶纜樁、拖樁受力高度的中心位置。其中,Independent Node為力的作用點(diǎn);Dependent Node為系泊設(shè)備連接船體結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)。
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