針對超大型全冷式液化氣船（VLGC）因結構布置復雜帶來的結構強度評估問題,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)范設計載荷,提出采用有限元直接計算"兩步法",在不同評估階段分別分析VLGC主船體、獨立液貨艙的結構強度,根據(jù)艙段模型計算結果給出VLGC結構設計時需重點關注的關鍵區(qū)域及其支承結構支撐反力的分布特點。 

【文章來源】：船海工程. 2020,49(01)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

圖2 支承結構有限元模型

裝載模式的選擇應能覆蓋VLGC在海上航行、港口裝卸等可能出現(xiàn)的各種運載狀態(tài)。參照CSR[8]關于油船、散貨船艙段直接計算共同設計裝載工況的要求和考慮VLGC實際裝載手冊,總結歸納了均勻滿載、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立液貨艙隔艙裝載、破艙進水狀態(tài)。綜合上述分析,船舯0.4L范圍內VLGC艙段直接計算典型裝載模式見圖3。2.1.1 第一階段載荷工況

A型獨立液貨艙與主船體之間通過底部垂向支座提供支撐,二者接觸面會存在摩擦作用,能在一定程度上限制獨立液貨艙水平方向的運動。從結構設計安全性角度出發(fā),在計算支承結構系統(tǒng)總體受力分布時可不計入該摩擦影響,而僅在校核垂向支座局部結構強度時考慮該摩擦作用;同時分別設置止橫搖、止縱搖支座限制獨立液貨艙相對主船體的橫向、縱向運動。液貨艙頂部設有止浮支座防止主船體破損進水導致液貨艙上浮與主船體碰撞而發(fā)生損傷。典型的垂向支承結構形式見圖1,上、下部支承結構之間設置層壓木和環(huán)氧樹脂連接以形成彈性支撐,進而使支承結構的受力分布更加均勻。由于支承結構層壓木在受拉時會使獨立液貨艙和主船體分離,而在壓緊的時候才會接觸,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性單元GAP模擬。對于一維彈簧單元定義為雙向受力,分析時需根據(jù)上次計算得到的彈簧單元反力結果將全部受拉彈簧單元刪除后再次對模型迭代計算,彈簧單元反力在受拉彈簧單元刪除后重新分布,直至剩余的彈簧單元只承受壓力。而在迭代計算過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,非線性GAP單元可同時定義拉伸剛度、壓縮剛度、剪切剛度等屬性。在結構強度分析時可以只考慮定義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GAP單元才能傳遞有效載荷[3],而層壓木受拉時GAP單元傳遞的載荷為零,從而與實際情況更為接近。因此,本文采用一維非線性GAP單元模擬支承結構連接,見圖2。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]VLGC支承基座設計分析[J]. 郭延松,管悅然.  船海工程. 2019(02)
[2]棱形獨立艙液化氣船支承結構的局部強度研究[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）總體設計研究[J]. 鄭雙燕,范鵬,柳衛(wèi)東.  船舶工程. 2014(05)
[4]計及熱輻射及翼翅效應的VLGC溫度場計算[J]. 李小靈,谷運飛.  船舶與海洋工程. 2013(02)



本文編號：3406075