45m全回转车客渡船有限元强度评估报告.docVIP

45m全回转车客渡船有限元强度评估报告 1 概述 1.1评估依据 按照《钢质内河船舶建造规范》第14章“结构强度直接计算补充规定”第7节“局部结构强度计算”，对45m全回转车客渡船进行了有限元强度直接计算，计算荷载仅考虑甲板荷载和舷外水压力的作用。 1.2图纸资料 （1）、总布置图 （JY648-100-02）； （2）、基本结构图 （JY648-110-03）； （3）、主要横剖面图 （JY648-110-02）； （4）、纵横舱壁图 （JY648-121-1）； （5）、稳性计算书 （JY648-101-1JS）。 2 主尺度 总 长 Loa 69.20 m 垂线间长 Lpp 42.82 m 总 宽 Bmax 14.10 m 型 宽 B 13.8 m 型 深 D 3.10 m 设计吃水 d (A/B) 2.10 m/2.25m 3 结构有限元模型 3.1模型范围 利用大型商用有限元软件MSC/PATRAN、MSC/NASTRAN进行横向强度建模和计算。 1 运用MSC.Patran/Nastran软件进行建模及计算。采用三维有限元模型，模型范围选取为整个船宽，舱段模型的纵向范围从#25肋位到#65肋位（两端的横舱壁包括在模型内）；垂向范围为整个型深。其中甲板、船底板、纵横舱壁等平板结构用板单元模拟，肋板、船底桁材、甲板纵桁、甲板强横梁、舷侧纵桁、舷侧强肋骨、舱壁水平桁、舱壁垂直桁等腹板用板单元模拟，面板用梁单元模拟；其它小的骨材及支柱用梁单元模拟。有限元模型有结点29709个，单元42139个。有限元模型如图3.1~图3.4所示。 图3.1 舱段有限元模型 2 图3.2 舱段有限元模型（隐去甲板） 图3.3 舱段有限元板厚分布图 3 图3.4 舱段有限元板厚分布图（隐去甲板） 3.2坐标系 取直角坐标系，坐标原点位于船体#25船底中线处，X轴沿船长指向船首为正，Y轴沿船宽指向左舷为正，Z轴沿型深向上为正。 3.3边界条件 ? 模型的两端（简称A端和B端）均需约束 ? 详细边界条件见下表3.1。 表3.1 边界条件 4 图3.5 施加边界约束后的货舱段有限元模型示意图 4 载荷 4.1计算工况 考虑以下2种工况： 4.3甲板载荷 4.3.1 工况1甲板载荷 均载：取甲板货物总重量为240t，平均作用在甲板（扣除两边上层建筑面积）上，换算得作用在甲板上的压力为4210.5Pa。 4.3.1 工况2甲板载荷 集中载荷：取重型卡车重量为85t，前轮为1个轴，分配重量为10t，后轮为3个轴，分 5 配重量为75t（每轴25 t）；重型卡车对称于船体中线放置，后轴定位于Fr42~Fr45处，前轴定位于Fr58处，左右轮间距取2米。载荷如图4.1： 图4.1 集中载荷示意图 均载：取甲板货物总重量为155t，平均作用在甲板（扣除两边上层建筑面积）上，换算得作用在甲板上的压力为2719.2Pa。 4.2舷外水压力 由基线到水线处的水压力在软件中以场模拟，场的方程为9800*(3.35?z) kN/ m2； 5 许用应力 许用应力衡准是根据《钢质内河船舶建造规范》(2009) 中表14.7.6.1选取，许用应力如下表5.1所示。 表5.1许用应力 6 表中：?e——板单元表面相当应力； ?l? ——板单元中面沿船长方向应力； ——梁单元节点合成应力，+?z表示组合拉应力，-?z表示组合压应力； z ? ——板单元剪应力。； 注：本船主甲板，甲板纵桁，甲板强横梁，甲板纵骨，甲板开口复板采用高强钢（AH36），许用应力须乘以换算系数1.53。 6 计算结果及应力水平 有限元的结果评估取值范围应基于模型中的中间舱段，本计算书选取Fr34~Fr56肋位的中间舱段进行应力评估。各主要构件的应力结果见6.1-6.13。 6.1甲板板 7 6.2舷侧板 6.3船底板 6.4船底肋板 6.5强横梁