双体甲板运输驳结构强度20080904

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1、双体甲板运输驳结构强度有限元直接计算报告张少雄武汉理工大学交通学院2008年9月2日双体甲板运输驳结构强度有限元直接计算报告1.概述为了配合上海闵浦二桥钢梁的浮运，拟采用两艘300t甲板驳连体建造双体甲板运输驳（以下简称“本船”），完成26个完整钢梁节段、2个散装合拢节段的运输任务。其中最大节段重量528t，尺寸为26.1m（长）×23.0m（宽）×14.3m（高）。航行于长江A级航区。所采用的300t甲板驳的主尺度及主要参数为：总长LOA45.00m水线长LWL42.25m型宽B10.50m型深D2.10m满载吃水d1.30m满载排水量420.0t方形系数

2、Cb0.772肋距s500mm梁拱160mm改造的方案是：在两艘甲板驳之间做一个宽度为1500mm的连接桥，长度范围为Fr16～Fr72。连接桥由甲板、底板（距极限高度为750mm）、横隔板（间距4个肋距，与甲板驳强肋骨相接）等组成，其甲板、底板由横梁加强。本报告根据300t甲板驳结构图纸以及双体甲板驳改造设计图纸建立本船的三维有限元计算模型，依据CCS《钢质内河船舶建造规范（2008）》（以下简称“《指南》”）之第14章的要求计算载荷和施加边界条件，对本船载运最大钢梁节段的航行状态（设计吃水）下的总纵强度、总横强度及扭转强度进行直接计算；按照《指南》中给定

3、的强度标准对本船主要构件的结构强度进行评估。计算所采用的软件是MSC.Patran/Nastran（2001）。2.计算依据Ø结构图纸n300t甲板驳u基本结构图u横剖面图u总布置图u型线图n双体甲板驳改造设计结构图Ø钢箱梁运输技术参数ØCCS《钢质内河船舶建造规范》（2008）1.计算模型对改造设计的双体甲板驳中的主要结构构件建立全船有限元模型。建模过程中尽可能地按照实际情况考虑诸如肘板、开孔、圆弧过渡等构造细节，但对于尾部简单的上层建筑进行了简化处理。1.1坐标系取右手直角坐标系：原点取在一个片体（甲板驳）中纵剖面Fr0的基线处，x轴沿船长方向，向首为正

4、；y轴沿船宽方向，指向左舷为正；z轴沿高度方向，向上为正。参见图3.1。1.2有限元模型双体甲板驳的全船有限元模型如图3.1所示。图3.1双体甲板驳的计算模型为了赋单元属性以及加载的方便，模型分成了表3.1所列的20组。分组的模型（网格）参见图3.2-1～图3.2-6。图3.2-1外底、舷侧外板、舷侧纵桁表3.1分组情况Noname构件说明11_bracket_long纵向肘板21_btm外底板31_btmgir底纵桁41_deck甲板51_deckgir甲板纵桁61_shell舷侧外板71_stringer舷侧纵桁（边压筋）81_truss支柱及桁架92_

5、bhd横舱壁102_bhd_stiff舱壁扶强材112_bracket横向小肘板122_deckbeam甲板强横梁132_floor实肋板142_frame强肋骨15s_deck尾楼甲板16s_wall尾楼围壁17z_XY连接桥甲板及底板18z_YZ连接桥横隔板19z_bracket连接桥肘板20zz_all全部图3.2-2底纵桁、实肋板、强肋骨图3.2-3甲板图3.2-4甲板纵桁、强横梁图3.2-5横舱壁及其扶强材、支柱和桁架图3.2-6肘板图3.2-7连接桥结构图3.2-8上层建筑1.1材料参数本船全部采用普通低碳钢，材料参数包括：杨氏模量E=2.06×

6、105N/mm2Poisson比ν=0.3质量密度ρ=7.85×10-9t/mm31.2单元和网格计算模型中共采用两类单元：板（shell）单元：模拟甲板、舷侧外板、外底板、底纵桁、横舱壁、实肋板、强肋骨腹板、甲板强横梁、肘板的腹板等构件中的板壳结构，板厚取建造厚度。板单元以四边形单元为主，在构件连接和圆弧过渡的地方采用少量三角形单元。梁（beam）单元：模拟各种构件上的纵骨、横梁、普通肋骨、加强筋、扶强材、面板等。按照实际情况考虑梁的截面和偏心。有限元模型的网格大小：横向以纵骨间距（约450）为基准，纵向取肋距（500mm）。四边形单元边长比不超过1:2。

7、1.3单元属性1）模型中板单元的属性见表3.2。表3.2板单元属性Noname板厚(mm)范围1p_bhd_1111.0横舱壁（加复板）2p_bhd_55.0横舱壁3p_bhd_stiff_44.0舱壁扶强材腹板4p_bilge_55.0舭板5p_bracket_55.0小肘板6p_btm_4.54.5外底板7p_btmgir_floor_55.0底纵桁、实肋板8p_deck_66.0甲板　9p_deck_88.010p_deckgir_beam_55.0甲板纵桁、强横梁腹板11p_frame_55.0强肋骨腹板12p_s_deck_33.0尾楼甲板13p_

8、s_wall_33.0尾楼围壁　14p_s_wall