某直升機起降平臺采用板塊拼裝結(jié)構(gòu)以便于運輸和快速加裝到集裝箱船甲板上。為分析評估起降平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計強度,對比各船級社規(guī)范的適用性并選擇CCS規(guī)范作為主要參考規(guī)范,通過有限元法分析均布載荷、直升機著陸沖擊和系留工況下的平臺設(shè)計強度,采用塑性分析法評估了平臺結(jié)構(gòu)在托盤掉落工況下的塑性變形。分析評估結(jié)果表明,以CCS規(guī)范為參考的許用應(yīng)力法結(jié)合極端工況下的塑性分析法可滿足特殊結(jié)構(gòu)起降平臺的強度分析要求,允許發(fā)生適度局部塑性變形可有效降低結(jié)構(gòu)重量和成本。 

【文章來源】：艦船科學技術(shù). 2020,42(17)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

平臺板塊有限元模型Fig.1Finiteelementmodelofhelideckplate

社規(guī)范中結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗公式理論原理基本一致，都提供了明確的載荷、載況和應(yīng)力衡準，計算結(jié)果通常作為有限元建模的初始輸入，均能夠滿足平臺設(shè)計基本要求。然而由于理念和側(cè)重點的不同，導致各規(guī)范的經(jīng)驗公式及其計算結(jié)果存在一定差異，其中CAP437的工況載荷要求最為嚴格，但因設(shè)計強度余量較大而不利于簡化結(jié)構(gòu)和減輕重量，ABS和CCS規(guī)范的設(shè)計工況和載荷及衡準相近。相比其他規(guī)范利用有限元法分析，GJB534B對結(jié)構(gòu)件的校核采用經(jīng)典力學計算方法，外載荷簡化為集中力，使用限制較多。近年來入級中國船級社的海船和海工直升機平臺采用CCS規(guī)范的較多，劉文斌等[5–9]使用CCS規(guī)范進行了工程實例分析計算，但針對的都是整體骨架式起降平臺。本文研究的起降平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計與前述整體骨架式起降平臺存在較大不同。由于該起降平臺加裝對象主要為中國籍集裝箱船，入級中國船級社，且平臺平鋪在甲板（艙蓋）上，可視作主船體甲板連續(xù)平臺，因此以CCS《鋼制海船入級規(guī)范》（以下簡稱CCS鋼船規(guī)范）為主要設(shè)計分析參考依據(jù)，并結(jié)合個別工況的塑性分析進行強度評估。1平臺板塊強度分析1.1材料主要參數(shù)起降平臺材料選用DH36船用鋼，屈服應(yīng)力σS取355N/mm2，彈性模量E取2.1×105MPa，泊松比μ取0.3，密度ρ取7850kg/m3。1.2應(yīng)力衡準根據(jù)CCS鋼船規(guī)范，各工況下直升機起降平臺板塊的板、骨架、主要支撐構(gòu)件的許用應(yīng)力如表1所示。表1各工況許用應(yīng)力Tab.1Allowablestressofeachworkingcondition工況板許用應(yīng)力/MPa骨架許用應(yīng)力/MPa主要支撐構(gòu)件許用應(yīng)力/MPa板及主要支撐構(gòu)件許用剪切應(yīng)力/MPa均布載荷0.6σS（213）0.6σS（213）0.6σS（213）0.6σS/√3（123）著陸沖擊σS（355）σS（355）0.9σS（319.5）0.9σ

的范圍施加上述均布載荷。②板塊結(jié)構(gòu)自重。③雪、冰或其他環(huán)境載荷，按0.5kN/m2的均布載荷計算。3）直升機系留工況系留工況為下列載荷的聯(lián)合作用：①承受最大起飛重量的機輪載荷，其機輪承載面積可按直升機著陸沖擊工況中的假定；②板塊結(jié)構(gòu)自重；③雪、冰或其他環(huán)境載荷，按0.5kN/m2的均布載荷計算；④直升機和平臺結(jié)構(gòu)由于船舶運動而產(chǎn)生的慣性力，水平慣性力和垂直慣性力分別取直升機和板塊結(jié)構(gòu)自重的0.5倍。2計算結(jié)果分析在直升機著陸沖擊工況和系留工況中，對圖3所標示的P1A，P1B，P1C等3種典型輪印位置加以分析，得到受力分析數(shù)據(jù)。板塊各工況下變形及應(yīng)力情況如表2所示。圖3著陸沖擊及系留工況輪印位置分布Fig.3Locationdistributionofwheelprintsunderlandingimpactandtetheringconditions表2板塊變形及應(yīng)力匯總Tab.2Summaryofplatedeformationandstress工況最大變形/m最大合成應(yīng)力/Pa梁單元最大彎曲應(yīng)力/Pa最大剪切應(yīng)力Pa均布載荷0.004134.099.480.3著陸沖擊P1A0.005213.074.869.4著陸沖擊P1B0.005265.079.073.4著陸沖擊P1C0.003142.067.268.4系留P1A0.005213.081.069.6系留P1B0.005265.081.674.8系留P1C0.004143.074.069.0表2所示各工況下板塊的合成應(yīng)力、剪切應(yīng)力、梁單元彎曲應(yīng)力狀態(tài)與表1進行比對，均滿足規(guī)范要求。此外，從樣本的多樣性、典型性考慮出發(fā)，在表2中選取均布載荷、著陸沖擊工況的輪印位置P1A、系留工況的輪印位置P1B進行附圖分析。2.1均布載荷工況板塊均布載荷工況的位移云圖及應(yīng)力云圖如圖4所示。圖4均布載荷工況板塊的位移及應(yīng)力云圖Fig.4Displacementandstressnephogramofplateunderuniformloadcondition板塊均布載荷工況時，最大形變量為3.846mm，最大合成應(yīng)力

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]冰區(qū)航行船舶在冰載荷作用下的局部結(jié)構(gòu)強度分析研究[D]. 孫鳴遠.哈爾濱工程大學 2015
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本文編號：3368862