气垫船起吊眼板的结构响应分析.pdf

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1、第４２卷第６期船海工程Ｖｏｌ．４２Ｎｏ．６２０１３年１２月ＳＨＩＰ＆ＯＣＥＡＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＤｅｃ．２０１３ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１-７９５３．２０１３．０６．０２３气垫船起吊眼板的结构响应分析李建彰，任慧龙，刘宁，张航（哈尔滨工程大学船舶与海洋工程力学研究所，哈尔滨１５０００１）摘要：为了校核起吊眼板的结构强度，利用ＭＳＣ．Ｐａｔｒａｎ软件分别用壳单元、体单元对其进行有限元建模，在计算缆索拉力时，计算采用梯形分布形式来模拟起吊眼板真实的受力状态。根据计算结果提出一种实用的眼板加强结构———钢质眼板套。利用上述方法校核含有眼板

2、套的眼板结构，此时眼板内缘的应力减小，说明眼板套对缆索拉力进行了分散，降低了眼板内缘的应力水平，达到了预期效果。关键词：气垫船；起吊眼板；眼板套；结构响应中图分类号：Ｕ６６１．４３文献标志码：Ａ文章编号：１６７１-７９５３（２０１３）０６-００９２-０４无论是在气垫船建造过程中还是将气垫船从水面吊到岸上，起吊眼板都是必不可少的重要构件，它负担着吊运、翻身等多种作业，其结构强度直接影响到起吊工况的成败。因此合理设计起吊眼板结构，并对起吊眼板结构进行有限元强度分析是顺利实施起吊的关键。目前大多数研究者主要从事研究常规船舶分段及上层建筑的吊装强图1眼板板厚分布示

3、意度，对于气垫船的起吊结构强度研究较少，从而对气垫船的起吊安全工作缺少相关的指导。本文以某全垫升气垫船的起吊眼板为研究对象，利用［１］ＭＳＣ．Ｎａｓｔｒａｎ软件对其强度进行有限元分析，考虑其结构响应，提出一种更加实用的加强结构。１起吊眼板基本情况及有限元模型图2眼板板单元模型气垫船的起吊眼板位于上层建筑甲板上，其下方与纵舱壁相连。由于起吊时舰艇的重量全部集中在起吊眼板上，因此一般情况下通过增大眼板的板厚实现结构局部加强，该起吊眼板从眼板内缘到纵舱壁上端板厚依次为６６、１６、１０ｍｍ，板厚分布见图１所示。选择右舷ＦＲ３５处眼板与上层建筑甲板相交图3眼板实体单

4、元模型处为模型原点，x、y、z轴正向分别指向船艏、左舷该气垫船采用铝合金带筋板材料，弹性模量及上方。模型分别采用板单元、实体单元建模来E＝６９ＧＰａ，泊松比v＝０．３，焊后的屈服极限为校核分析眼板结构的强度，有限元模型见图２、３。σｓｗ＝１８６ＭＰａ。应力许用值见表１。收稿日期：２０１３－０３－２９表1应力许用值修回日期：２０１３－０５－０８全船整体结构局部精细有限元模型单元类别第一作者简介：李建彰（１９８９－），男，硕士生有限元模型（网格尺寸５０ｍｍ×５０ｍｍ）研究方向：全垫升气垫船结构强度评估板０．８５σｓｗ１．４５σｓｗ（单个单元）E-mail：ｌｉ

5、ｊｉａｎｚｈａｎｇ＿１９８８＠１２６．ｃｏｍ杆、梁０．６７σｓｗ１．０２σｓｗ（区域平均）９２气垫船起吊眼板的结构响应分析———李建彰，任慧龙，刘宁，张航1．3边界条件及缆索拉力计算表3实体单元节点力加载数值根据起吊眼板真实的受力状态，在ＭＳＣ．ＰＡＴ-节点编号FxFyFz８３７７．９３１９．００１３５．２２ＲＡＮ中将起吊眼板与上层建筑甲板连接处的所有节９６５２．９２３８．００２７０．４５点设定成自由支持约束。由装载手册可知，该艇的１０８５７．７３５７．０１４０５．６７标准排水量为３９５ｔ，且已知舰艇重心位置与前后眼１１１０１１．９５７６．０１５４０．９０

6、板的位置，根据力平衡与力矩平衡得到后眼板所受１２１１２８．０５９５．０２６７６．１２１３１２１４．２７１１４．０２８１１．３５的缆索拉力的垂向分量为１１０ｔ。由眼板与上层建筑１４１２７６．３１１３３．０３９４６．５７甲板的位置关系可以求出缆索拉力，见图４。１５１３１８．１８１５２．０３１０８１．８１６１３４２．７８１７１．０４１２１７．０３１７１３５２．２５１９０．０４１３５２．２５１８１２２５．６１１９０．０４１３５２．２５１９１１０９．７６１９０．０４１３５２．２５２０１００２．９０１９０．０４１３５２．２５２１９０３．５４１９０．０４１３５２．２５２

7、２８１０．５１１９０．０４１３５２．２５２３７２２．７９１９０．０４１３５２．２５２４６３９．５６１９０．０４１３５２．２５图4眼板缆索处的受力２５５６０．１２１９０．０４１３５２．２５２６４８３．８４１９０．０４１３５２．２５在有限元模型中，对眼板部位的板单元进行局２７４１０．２０１９０．０４１３５２．２５部细化。眼板内缘划分３２个单元，受到缆索作用２８３３８．７２１９０．０４１３５２．２５２９２６８．９８１９０．０４１３５２．２５的上半部分有１６个单元，１７个节点。同理，在实体３０２００．５８１９０．０４１３５２．２５单元建模中进行实体单元细化，眼板内

8、缘划分了３１１３３．１８１９０．０４１３５２．２５２３０４个实体单