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1、HBTC901-110-002JS湖北省船舶建造共性技術(shù)推廣服務(wù)中心400t舉力浮船塢131技 術(shù) 設(shè) 計(jì)船體總縱強(qiáng)度計(jì)算書1.概述及計(jì)算目的本浮船塢為箱型,單底、單甲板、整體式鋼質(zhì)浮船塢。本浮船塢由縱、橫水密艙壁分隔成16個(gè)壓載水艙,由尾至首、由左至右排列。本浮船塢的主體、浮箱甲板以及浮箱甲板下舷側(cè)外板均為橫骨架形式,浮箱甲板以上結(jié)構(gòu)為縱骨架形式。在塢體內(nèi)設(shè)置3道水密縱艙壁,設(shè)置4道水密橫艙壁,以保證浮船塢有足夠的總縱強(qiáng)度和橫向強(qiáng)度。為保證浮船塢的安全工作,本計(jì)算采用大型有限元軟件對(duì)本塢進(jìn)行全船有限元建模,校核整體結(jié)構(gòu)的總縱強(qiáng)度。浮船塢的主要要素:設(shè)計(jì)舉力 400 t塢體長 45.00 m塢
2、體寬 0 m(不含護(hù)舷材)塢墻寬 m塢內(nèi)寬 m塢體高 1.25 m(浮箱甲板縱舯線處) 1.15 m(浮箱甲板邊線處)頂甲板距基線 4.00 m安全甲板距基線 3.00 m工作吃水 0.85 m最大沉深 3.00 m墩木頂緣至基線 2.05 m2.相關(guān)技術(shù)文件2.1本計(jì)算遵循的規(guī)范及指導(dǎo)性文件:(1)CCS浮船塢入級(jí)規(guī)范(2009)2.2 本計(jì)算有關(guān)的圖紙及資料(1)基本結(jié)構(gòu)圖(2)橫剖面圖(3)總布置圖(4)船體說明書(5)各種工況裝載計(jì)算書(6) 浮船塢操作手冊(cè)3.有限元模型在三維笛卡爾坐標(biāo)系中建立全船有限元計(jì)算模型,坐標(biāo)系原點(diǎn)位于#0的船舯的船底板處,船長方向?yàn)閤軸,正方向由船尾指向船首
3、;船寬方向?yàn)閅軸,正方向由右舷指向左舷;型深方向?yàn)閆軸,正方向由船底指向甲板。整船的三維有限元模型包括整個(gè)船長、船寬、船深范圍的船體結(jié)構(gòu),艏艉部分的延伸甲板平臺(tái)、甲板室、局部的支撐構(gòu)件如小肘板,及部分不影響計(jì)算結(jié)果的開孔及梁拱等未計(jì)入模型中。船底板、甲板板、甲板縱桁及強(qiáng)橫梁的腹板、船底縱桁及實(shí)肋板的腹板、舷側(cè)板、艙壁板、塢墻圍壁和塢墻橫艙壁等均用shell單元離散,塢墻縱骨、肋骨、艙壁扶強(qiáng)材等均用bar單元離散。有限元模型見圖。整體模型的單位:力為N,長度為mm,應(yīng)力為MPa or N/mm2。圖3.1 整體模型3.2 模型分組表3.1 各構(gòu)件模型分組No.Name構(gòu)件說明11-deck塢頂甲
4、板21-deck web塢頂甲板強(qiáng)骨材31-inbtm浮箱甲板41-inbtm-web浮箱甲板強(qiáng)骨材51-inshell內(nèi)舷板61-inshell web內(nèi)舷板強(qiáng)骨材71-longbhd浮箱縱艙壁81-outbtm浮塢外底板91-outbtm web浮塢外底板強(qiáng)骨材101-outshell浮塢外舷板111-outshell web浮塢外舷板強(qiáng)骨材121-platform安全甲板131-platform web安全甲板強(qiáng)骨材142-transbhd橫艙壁153-pillar浮箱內(nèi)支柱3.3單元屬性模型中板單元的屬性參數(shù)及其適用部位見表3.2。模型中梁?jiǎn)卧膶傩詤?shù)及其適用部位見表3.3。表3.2
5、 模型中定義的板單元屬性N板厚 mm材料適用范圍1鋼材塢頂甲板21-inbtm-5鋼材浮箱甲板3鋼材浮塢內(nèi)舷板4鋼材浮箱內(nèi)縱艙壁51-outbtm-6鋼材浮箱外底板6鋼材浮箱外殼板71-plat-5鋼材安全甲板8鋼材橫艙壁No.Name截面偏移材料適用范圍189X589X5鋼材浮箱內(nèi)支柱2beam-L100X80X6-1L100X80X69鋼材浮箱甲板橫梁3beam-L100X80X6-2L100X80X690.鋼材泵艙縱艙壁扶強(qiáng)材4beam-L100X80X6-3L100X80X6鋼材泵艙縱艙壁扶強(qiáng)材5beam-L100X80X6-4L100X80X69鋼材外底板肋骨6beam-
6、L150X50X4-1L150X50X43鋼材安全甲板強(qiáng)橫梁7beam-L56X36X4-1L56X36X4鋼材安全甲板縱骨8beam-L5X100X50-1L5X100X504 0.鋼材浮箱內(nèi)縱艙壁強(qiáng)扶強(qiáng)材9beam-L5X100X50-2L5X100X50鋼材浮箱內(nèi)縱艙壁強(qiáng)扶強(qiáng)材10beam-L5X100X50-3L5X100X504 0.鋼材外舷強(qiáng)肋骨11beam-L5X100X50-4L5X100X50鋼材外舷強(qiáng)肋骨12beam-L5X150X50-1L5X150X50鋼材泵艙縱艙壁強(qiáng)扶強(qiáng)材13beam-L5X150X50-2L5X150X50鋼材泵艙縱艙壁強(qiáng)扶強(qiáng)材14beam-L5X
7、150X50-3L5X150X50鋼材泵艙底實(shí)肋板15beam-L5X200X50-1L5X200X50鋼材內(nèi)舷強(qiáng)肋骨16beam-L5X200X50-2L5X200X50鋼材內(nèi)舷強(qiáng)肋骨17beam-L5X200X50-3L5X200X50鋼材外舷強(qiáng)肋骨18beam-L5X200X50-4L5X200X50鋼材外舷強(qiáng)肋骨19beam-L5X300X60-1L5X300X60鋼材浮箱甲板強(qiáng)骨材20beam-L5X300X60-2L5X300X60鋼材外底板強(qiáng)肋骨21beam-L6X400X60-1L6X400X603 0.鋼材泵艙外舷強(qiáng)肋骨22beam-L6X400X60-2L6X400X60鋼
8、材泵艙外舷強(qiáng)肋骨23beam-L63X40X5-1L63X40X5鋼材內(nèi)舷縱骨24beam-L63X40X5-2L63X40X5鋼材內(nèi)舷縱骨25beam-L63X40X5-3L63X40X5鋼材縱艙壁扶強(qiáng)材26beam-L63X40X5-4L63X40X5鋼材縱艙壁扶強(qiáng)材27beam-L63X40X5-5L63X40X5鋼材外舷縱骨以及肋骨28beam-L63X40X5-6L63X40X5鋼材外舷縱骨以及肋骨29beam-L63X40X5-7L63X40X5鋼材橫艙壁扶強(qiáng)材30beam-L63X40X5-8L63X40X5鋼材橫艙壁扶強(qiáng)材31beam-L63X40X5-9L63X40X5鋼材塢
9、頂甲板縱骨32beam-L5X200X50-5L5X200X50鋼材塢頂強(qiáng)橫梁4. 計(jì)算工況及載荷本計(jì)算進(jìn)行了三個(gè)工況的強(qiáng)度校核:(1)浮船塢處于最大沉深,即吃水3.00m時(shí);(2)抬起一條400噸進(jìn)塢船,浮船塢上浮到塢吃水與龍骨墩頂端平齊,進(jìn)塢船重量全部由浮船塢承受,吃水m時(shí);(3)抬起一條400噸進(jìn)塢船,浮船塢在進(jìn)塢船坐于龍骨墩上時(shí)處于正常工作狀態(tài),吃水m時(shí)。邊界條件在浮船塢首尾四個(gè)端角點(diǎn)施加簡(jiǎn)支約束,具體如下: 在塢尾左舷端點(diǎn),UX=0,UY=0,UZ=0;在塢尾右舷端點(diǎn),UX=0,UZ=0;在塢首左舷端點(diǎn),UY=0,UZ=0;在塢首右舷端點(diǎn),UZ=0;載荷(1)塢的自重為了計(jì)及塢的自重
10、及其他重量,由于本船的空船重量為360t,因此在本模型中設(shè)置=E-009t/mm3及重力加速度g=9810mm/s2將這些重量計(jì)入。(2)典型進(jìn)塢船的重量根據(jù)CCS浮船塢入級(jí)規(guī)范(2009),若典型進(jìn)塢船的重量分布資料不詳,假設(shè)進(jìn)塢船的船長為塢長的,其自身的重量分布由一矩形疊加一拋物線構(gòu)成,其拋物線面積為矩形的面積的一半,故本船將400噸按此種分布曲線分配在倍塢長范圍內(nèi)的中墩上。+*(1-4*(X-22500)/45000)*2) N/m。(3)甲板上的水壓力、塢底水壓力、側(cè)板水壓力根據(jù)對(duì)應(yīng)工況下的吃水及操作手冊(cè)中所示壓載艙的水頭高,將水壓力加于船側(cè)板、水密艙壁上、甲板及塢底圖4.1 工況1載
11、荷施加示意圖圖4.2 工況2 載荷施加示意圖圖4.3 工況3 載荷施加示意圖5強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)CCS浮船塢入級(jí)規(guī)范(2009),由于本船工況一、二采用了壓載的方式,因此對(duì)于工況一、二的總縱許用彎曲應(yīng)力=215MPa,120 MPa;對(duì)于工況三由于沒有采用壓載,因此其總縱許用彎曲應(yīng)力=137MPa,95 MPa。各工況其他形式的構(gòu)件許用應(yīng)力如下:梁?jiǎn)卧脑S用軸向應(yīng)力為rod176 MPa;支柱的許用軸向應(yīng)力為rod109 MPa。在本船中,材料系數(shù)K取為1。6. 應(yīng)力結(jié)果表2 各工況的應(yīng)力結(jié)果表(單位:N/mm2)項(xiàng)目工況一工況二工況三板單元最大中面相當(dāng)應(yīng)力13512590許用應(yīng)力215215137板單元最大剪應(yīng)力許用應(yīng)力12012095梁?jiǎn)卧畲筝S向應(yīng)力106許用應(yīng)力176176176支柱最大軸向壓應(yīng)力許用應(yīng)力109109109結(jié)果滿足滿足滿足說明:各應(yīng)力云圖見后附圖,施加邊界條件區(qū)域附近的應(yīng)力未及入考察范圍。結(jié)論:由上可見,本浮船塢在三種工況下的應(yīng)力值均小于許用值,其強(qiáng)度滿足規(guī)范要求。7. 應(yīng)力云圖圖7.1.2 LC01 整體位移云圖圖7.1.2 LC02 整體位移云圖圖7.1.3 LC03 整體位移云圖圖7.2.1 LC01整體板單元相當(dāng)應(yīng)力云圖圖7.2.2 LC02 整體板單元相當(dāng)應(yīng)力云圖圖7.2.3 LC03 整體板單元相
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