3500t级浮船坞结构有限元结构强度计算.docxVIP

３．１ｍ２５．０ｍ３１．０ｍ１０１．２ｍ１０９．２ｍ总第２４８期交通科技ＳｅｒｉａｌＮｏ．２４８２０１１年第５期ＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮｏ．５Ｏｃｔ．２０１１ＤＯＩ１０．３９６３／．ｉｓｓｎ２０１１．０５．０３５ ｊ －３５００ｔ级浮船坞结构有限元结构强度计算徐林志谌伟（武汉理工大学交通学院武汉４３００６３）摘要对３５００ｔ级浮船坞在３种极端工况下进行了有限元整船建模，并结合相关规范给出边界 条件的施加方法和载荷计算方法，并对有限元计算结果进行了分析。关键词浮船坞结构纵强度有限元方法　　浮船坞是一种将船舶抬出水面进行修理、检 查的特种工程船，也可用于船舶的改建和几个船 舶总段的合龙成整船，能够作为浮动的造船、修船 基地。它本身既具有船舶的一般性能（浮性、稳性、抗沉性、机动性等），又具有与其功能相适应的 使用特点［１］。由于浮船坞相对于干船坞而言，具有投资少、可灵活移动等优点，历来被人们所青 睐［２］。但是对于浮船坞而言，由于其船型尺度和 作业工况特殊，因此总强度、总纵强度、横强度等 结构要求比较高［３］。本文以３５００ｔ级浮船坞为 例，采用 ＡＮＳＹＳ整船建模，对使用中最危险的３ 种工况进行了三维有限元计算分析，得到了各工 况下坞体和连接处结构的变形和应力分布，并进 行应力、变形强度评估，为坞体结构的使用安全提 供了保障。１浮船坞结构１．１结构参数与主尺度 ３５００ｔ级浮船坞为箱型单底整体式钢质浮船坞。顶甲板采用纵骨架式，间距０．５ ｍ；安全甲 板、浮箱甲板、浮箱底板等均采用横骨架式，肋距 为０．５５ｍ，横向强骨架为３档或４档设置。横向 除设置水密横舱壁外，还在每一压载水舱中设置１道非水密支撑舱壁，以保证横向强度。设计举力３５０００ｋＮ总长 设计水线长 型宽 内宽坞体高（纵中剖面）收稿日期：２０１１－０７－２３（）坞体高 甲板边线处３．０ｍ梁拱０．１ｍ纵骨间距０．５ｍ上甲板距基线１０．５ｍ安全甲板距基线８．０ｍ工作吃水２．７ｍ（）工作干舷 浮箱甲板中心处０．４ｍ（）工作干舷 浮箱甲板边线处０．３ｍ最大下沉时吃水８．５ｍ最大下沉时干舷２．０ｍ龙骨墩以上吃水４．６ｍ龙骨墩高３．９ｍ压载舱数目２４个肋骨间距０．５５ｍ最大排水体积（）３ｄ＝８．５１２２８１．８ｍ压载舱总容积 １０５７４．８ｍ３ １．２计算依据计算时基于下述假定：进坞船仅坐于龙骨墩上，且进坞船长中点与坞长中点处于同一垂线上， 按《浮船坞入级规范》规定［４］，浮船坞处于作业吃 水位置时，若内坞墙壁处的浮箱低于中心线处的 浮箱甲板，在内坞墙壁处浮箱甲板的干舷应不小 于７５ｍｍ，且在浮船坞中线处由浮箱甲板量至水 线的干舷不小于３００ｍｍ，这里设计工作干舷分 别为甲板边线处３００ｍｍ 和甲板中心处４００ｍｍ， 满足规范要求。２有限元模型２．１模型范围 整船有限元板梁组合模型包括整个船长、船宽、型深范围的船体结构，对局部的支承构件如肘 板等不计入模型中，桁材、肘板的开孔忽略不计，１０８徐林志谌伟：３５００ｔ级浮船坞结构有限元结构强度计算２０１１年第５期整船从ＦＲ０－ＦＲ１８４，模型如图１所示。３．２．２进坞船的重量按《浮船坞入级规范》规定［４］，可假定进坞船，；重量集中分布在龙骨墩上 然后按图２分布载荷进坞船的重量分布应基于排水量与设计举力能力相当，且为最短船长进坞船的情况。当举力ＦＬ ＜４００ ＭＮ 时，进坞船长ＬＳ 可按下式取值：（为坞长，ＬＳ＝０．８０ＬＤ＝８０．９６ ｍ ＬＤ１０１．２图有限元模型图ｍ）１坐标系进坞船长的重量分布曲线（）可按图２．２ＬＳｑｘ２计算中有限元模型的坐标系统取右手坐标系计算。， ：，统 且Ｘ方向为浮船坞的纵向 以坞首方向为正；，方向 Ｙ 方向为浮船坞的横向 以坞纵中线向左舷；，方向为正 Ｚ 方向为浮船坞的垂向 以基线向上为正。２．３单元与网格模型中主要采用以下２种单元：图２进坞船沿进坞船长ＬＳ 的重量分布曲线（）（）。、、１ 板壳ｓｈｅｌ单元模拟甲板 舷侧外板内壳板、船底板、横舱壁等板壳结构，船底纵桁、实３．２．３压载水的重量《》（）［５］，肋板，舷侧纵桁、甲板纵桁、强横梁、主肋骨等强构按 内河浮船坞技术要求２０１０规定通件的腹板以及较大的肘板。过平衡调整使支座反力不大于３％的浮船坞排水模拟各种板结构的横量，各工况按未压载水时计算的支反力进行补充。（） （）。２ 梁 ｂｅａｍ单元梁、普通肋骨、舱壁加强筋、支柱、桁架等杆件结３．２．４舷外静水压力构，以及纵桁、强框架等强构件的面板和肘板的折舷外静水压力，按照吃水呈梯度变化，按照规边等。范，不考虑波浪压力。网格采用四边形单元，尽量使用三角形单元， ３．２．５浮箱甲板水头网格大小以横向骨材和纵骨间距为基准。浮箱甲板水头，依据吃水而定。３