30万吨vlcc改vloc码头漂浮状态直接强度计算

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1、30万吨VLCC改VLOC码头漂浮状态直接强度计算北海船厂技术中心马飞[关键词]直接强度计算；改装；建造工艺。[摘要]本文采用MSC公司的NASTRAN有限元计算程序，对一艘30万吨VLCC改VLOC在码头漂浮施工时五种个状态的强度进行了有限元分析，并对其强度和变形进行了评估。DirectStrengthCalculationfortheConversingofa300000tDWTVLCCtoaVLOCatQuayKeyword:directstrengthcalculation;conversion;workmanshipAbstrac

2、t:Adirectstrengthcalculationwascarriedoutforthespecifiedfivestatesofa300000tDWTVLCCconversingtoaVLOCatquaybymeansofMSC/NASTRANFEMAnalysisprogram.Theappraisalontheanalysisresultsispresentedfinally.1.工程概况1.1概况该轮原为单底双壳，载重量为293377MT的VLCC油轮现计划改装为双底双壳矿砂船。1.2计算目的：本计算仅针对该轮在改装过程中五种

3、比较危险的状态进行强度校核，由于篇幅有限，只列举其中二种：(1)船在码头为漂浮状态，甲板开9.9mX12.08m(长X宽)临时工艺孔，其中4舱沿船长方向在止荡舱壁两侧开各开一个工艺孔，3、5舱开一个工艺孔；底部原船肋板开口，每舱开两道肋板，每道肋板只开一个口，且只能同时开在一舷（左舷或者右舷），六个舱同时进行进行。(2)船在码头为漂浮状态，甲板3，5舱开20.8mX12.08m(长X宽)临时工艺孔，4舱沿船长方向在止荡舱壁两侧开各开一个9.9mX12.08m(长X宽)工艺孔；底部原船肋板开口，每舱开两道肋板，每道肋板只开一个口，且只能同时开

4、在一舷（左舷或者右舷），六个舱同时进行。1.3结构材料物理特性2(1)A级高强度钢(AH36)钢，最小屈服应力355N/mm：船底板及扶强材，纵桁，舭部列板，甲板板及扶强材，纵壁上部列板，外壳和纵舱壁的最上部及最下部列板的扶强材，新加肋板，原船肋板及横舱壁处新换板，新加纵桁，主甲板开口边沿用FB200X20扁铁加强，开口角隅处加厚板。开口角隅用板35mm(AH36),椭圆形开孔，1.0mx0.5m(长轴X短轴)，长轴沿船长方向，短轴沿船宽方向。2(2)A级普通钢，最小屈服应力235N/mm不靠近水密舱壁和止荡舱壁的强横梁板材及扶强材。2(3

5、)A级高强度钢(AH32)，最小屈服应力315N/mm其他结构。所有材料应满足LR规范要求。1.4计算软件MSC/Patran&Nastran前处理，计算及后处理器。计算单位如下表GeometryForceMomentDensityStressModulusofelasticity322mNN.mKg/mPa(N/m)N/m2.有限元计算参照散货船共同规范CSR《第7章直接强度分析》对于船长150m及以上的船舶的要求，有限元模型范围应覆盖三个货舱和四个横舱壁,本计算书所建模型范围从FR69到FR92,包含3,4和5舱（图1，2）.根据圣维南

6、原理，一般来说，中间一个货舱的计算结果是可靠的。所用坐标系统与原船一致，坐标原点位于FR70横舱壁与基线的交点处。所有主要构件均在模型中建模。板材如外壳、纵壁、甲板、水平桁、纵桁及肋板等均用线性四边型或三边型板壳单元建模，扶强材以梁单元建模。2.1模型范围2图1：有限元模型范围2.2边界条件(1)端面约束：一端MPC单元约束Ux，Uy，Uz，Rx；另一端MPC单元约束Uy，Uz，；(2)端面弯矩：在两端MPC单元上施加相应的端面弯矩（静水弯矩和波浪弯矩的组合）。表1平移旋转位置UxUyUzRxRyRz端面ARLRLRL---端面BRLRLR

7、L---刚性点A约束约束约束约束--刚性点B-约束约束---“RL”是指与独立点的相关自由度刚性关联。3图2：边界条件2.3载荷在码头施工阶段，只考虑了船体的自重，平均吃水3m状态下对船壳的静水水压，空载状态下的静水弯矩及在港状态的波浪弯矩：2.3.1静水水压32P=3×.1025×10×.981=30165.75N/ms2.3.2静水弯矩根据船东提供的原船纵倾及稳性计算书《TRIM&STABILITYCALCULATION(INCL.LONGI.STRENGTH)》，在码头空载状况下，最大静水弯矩为4128602.T•mM=4128602

8、.×.981=40501586.KN•ms2.3.3波浪弯矩参照《散货船共同规范CSR》第4章3.1.3规定的港内工况下船体任一横剖面的垂向波浪弯矩，由下式得出：M=4.0Mwv