VLGC艙段結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有限元分析方法
發(fā)布時(shí)間：2021-09-23 16:54
針對(duì)超大型全冷式液化氣船（VLGC）因結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜帶來(lái)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)估問(wèn)題,以某84 000 m3 VLGC為例,討論VLGC艙段有限元模型建模要求,基于不同概率水平下的規(guī)范設(shè)計(jì)載荷,提出采用有限元直接計(jì)算"兩步法",在不同評(píng)估階段分別分析VLGC主船體、獨(dú)立液貨艙的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,根據(jù)艙段模型計(jì)算結(jié)果給出VLGC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需重點(diǎn)關(guān)注的關(guān)鍵區(qū)域及其支承結(jié)構(gòu)支撐反力的分布特點(diǎn)。
【文章來(lái)源】：船海工程. 2020,49(01)北大核心
【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)
【部分圖文】：
圖2 支承結(jié)構(gòu)有限元模型
裝載模式的選擇應(yīng)能覆蓋VLGC在海上航行、港口裝卸等可能出現(xiàn)的各種運(yùn)載狀態(tài)。參照CSR[8]關(guān)于油船、散貨船艙段直接計(jì)算共同設(shè)計(jì)裝載工況的要求和考慮VLGC實(shí)際裝載手冊(cè),總結(jié)歸納了均勻滿(mǎn)載、正常壓載和隔艙裝載等裝載模式。此外《IGC規(guī)則》要求校核港口工況下獨(dú)立液貨艙隔艙裝載、破艙進(jìn)水狀態(tài)。綜合上述分析,船舯0.4L范圍內(nèi)VLGC艙段直接計(jì)算典型裝載模式見(jiàn)圖3。2.1.1 第一階段載荷工況
A型獨(dú)立液貨艙與主船體之間通過(guò)底部垂向支座提供支撐,二者接觸面會(huì)存在摩擦作用,能在一定程度上限制獨(dú)立液貨艙水平方向的運(yùn)動(dòng)。從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性角度出發(fā),在計(jì)算支承結(jié)構(gòu)系統(tǒng)總體受力分布時(shí)可不計(jì)入該摩擦影響,而僅在校核垂向支座局部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)考慮該摩擦作用;同時(shí)分別設(shè)置止橫搖、止縱搖支座限制獨(dú)立液貨艙相對(duì)主船體的橫向、縱向運(yùn)動(dòng)。液貨艙頂部設(shè)有止浮支座防止主船體破損進(jìn)水導(dǎo)致液貨艙上浮與主船體碰撞而發(fā)生損傷。典型的垂向支承結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖1,上、下部支承結(jié)構(gòu)之間設(shè)置層壓木和環(huán)氧樹(shù)脂連接以形成彈性支撐,進(jìn)而使支承結(jié)構(gòu)的受力分布更加均勻。由于支承結(jié)構(gòu)層壓木在受拉時(shí)會(huì)使獨(dú)立液貨艙和主船體分離,而在壓緊的時(shí)候才會(huì)接觸,因此層壓木只能傳遞壓力,不能傳遞拉力。在有限元模型中采用一維彈簧單元或者一維非線(xiàn)性單元GAP模擬。對(duì)于一維彈簧單元定義為雙向受力,分析時(shí)需根據(jù)上次計(jì)算得到的彈簧單元反力結(jié)果將全部受拉彈簧單元?jiǎng)h除后再次對(duì)模型迭代計(jì)算,彈簧單元反力在受拉彈簧單元?jiǎng)h除后重新分布,直至剩余的彈簧單元只承受壓力。而在迭代計(jì)算過(guò)程中被刪除的彈簧單元可能出現(xiàn)重新受壓的情況,可能對(duì)最終的彈簧單元反力分布產(chǎn)生一定的誤差。與彈簧單元相比,非線(xiàn)性GAP單元可同時(shí)定義拉伸剛度、壓縮剛度、剪切剛度等屬性。在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析時(shí)可以只考慮定義GAP單元的壓縮剛度,而使拉伸剛度、剪切剛度為零,令層壓木只有在受壓時(shí)GAP單元才能傳遞有效載荷[3],而層壓木受拉時(shí)GAP單元傳遞的載荷為零,從而與實(shí)際情況更為接近。因此,本文采用一維非線(xiàn)性GAP單元模擬支承結(jié)構(gòu)連接,見(jiàn)圖2。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]VLGC支承基座設(shè)計(jì)分析[J]. 郭延松,管悅?cè)? 船海工程. 2019(02)
[2]棱形獨(dú)立艙液化氣船支承結(jié)構(gòu)的局部強(qiáng)度研究[J]. 鄭文青,張玉奎,曾佳. 船舶工程. 2018(11)
[3]大型全冷式液化氣船（VLGC）總體設(shè)計(jì)研究[J]. 鄭雙燕,范鵬,柳衛(wèi)東. 船舶工程. 2014(05)
[4]計(jì)及熱輻射及翼翅效應(yīng)的VLGC溫度場(chǎng)計(jì)算[J]. 李小靈,谷運(yùn)飛. 船舶與海洋工程. 2013(02)
本文編號(hào)：3406075
【文章來(lái)源】：船海工程. 2020,49(01)北大核心
【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)
【部分圖文】：
圖2 支承結(jié)構(gòu)有限元模型
裝載模式的選擇應(yīng)能覆蓋VLGC在海上航行、港口裝卸等可能出現(xiàn)的各種運(yùn)載狀態(tài)。參照CSR[8]關(guān)于油船、散貨船艙段直接計(jì)算共同設(shè)計(jì)裝載工況的要求和考慮VLGC實(shí)際裝載手冊(cè),總結(jié)歸納了均勻滿(mǎn)載、正常壓載和隔艙裝載等裝載模式。此外《IGC規(guī)則》要求校核港口工況下獨(dú)立液貨艙隔艙裝載、破艙進(jìn)水狀態(tài)。綜合上述分析,船舯0.4L范圍內(nèi)VLGC艙段直接計(jì)算典型裝載模式見(jiàn)圖3。2.1.1 第一階段載荷工況
A型獨(dú)立液貨艙與主船體之間通過(guò)底部垂向支座提供支撐,二者接觸面會(huì)存在摩擦作用,能在一定程度上限制獨(dú)立液貨艙水平方向的運(yùn)動(dòng)。從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性角度出發(fā),在計(jì)算支承結(jié)構(gòu)系統(tǒng)總體受力分布時(shí)可不計(jì)入該摩擦影響,而僅在校核垂向支座局部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)考慮該摩擦作用;同時(shí)分別設(shè)置止橫搖、止縱搖支座限制獨(dú)立液貨艙相對(duì)主船體的橫向、縱向運(yùn)動(dòng)。液貨艙頂部設(shè)有止浮支座防止主船體破損進(jìn)水導(dǎo)致液貨艙上浮與主船體碰撞而發(fā)生損傷。典型的垂向支承結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖1,上、下部支承結(jié)構(gòu)之間設(shè)置層壓木和環(huán)氧樹(shù)脂連接以形成彈性支撐,進(jìn)而使支承結(jié)構(gòu)的受力分布更加均勻。由于支承結(jié)構(gòu)層壓木在受拉時(shí)會(huì)使獨(dú)立液貨艙和主船體分離,而在壓緊的時(shí)候才會(huì)接觸,因此層壓木只能傳遞壓力,不能傳遞拉力。在有限元模型中采用一維彈簧單元或者一維非線(xiàn)性單元GAP模擬。對(duì)于一維彈簧單元定義為雙向受力,分析時(shí)需根據(jù)上次計(jì)算得到的彈簧單元反力結(jié)果將全部受拉彈簧單元?jiǎng)h除后再次對(duì)模型迭代計(jì)算,彈簧單元反力在受拉彈簧單元?jiǎng)h除后重新分布,直至剩余的彈簧單元只承受壓力。而在迭代計(jì)算過(guò)程中被刪除的彈簧單元可能出現(xiàn)重新受壓的情況,可能對(duì)最終的彈簧單元反力分布產(chǎn)生一定的誤差。與彈簧單元相比,非線(xiàn)性GAP單元可同時(shí)定義拉伸剛度、壓縮剛度、剪切剛度等屬性。在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析時(shí)可以只考慮定義GAP單元的壓縮剛度,而使拉伸剛度、剪切剛度為零,令層壓木只有在受壓時(shí)GAP單元才能傳遞有效載荷[3],而層壓木受拉時(shí)GAP單元傳遞的載荷為零,從而與實(shí)際情況更為接近。因此,本文采用一維非線(xiàn)性GAP單元模擬支承結(jié)構(gòu)連接,見(jiàn)圖2。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]VLGC支承基座設(shè)計(jì)分析[J]. 郭延松,管悅?cè)? 船海工程. 2019(02)
[2]棱形獨(dú)立艙液化氣船支承結(jié)構(gòu)的局部強(qiáng)度研究[J]. 鄭文青,張玉奎,曾佳. 船舶工程. 2018(11)
[3]大型全冷式液化氣船（VLGC）總體設(shè)計(jì)研究[J]. 鄭雙燕,范鵬,柳衛(wèi)東. 船舶工程. 2014(05)
[4]計(jì)及熱輻射及翼翅效應(yīng)的VLGC溫度場(chǎng)計(jì)算[J]. 李小靈,谷運(yùn)飛. 船舶與海洋工程. 2013(02)
本文編號(hào)：3406075
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