直升机甲板连接件强度校核及疲劳分析.pdf

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1、第30卷第4期2017年8月中国修船CHINASHIPREPAIRV01．30No．4Aug．2017直升机甲板连接件强度校核及疲劳分析梁晶，梁姝婷，万莉，李甲旺，白杰(天津修船技术研究所，天津300456)摘要：船舶和海洋平台所处的海洋环境十分复杂，直升机甲板结构的可靠性引起了越来越多研究人员的重视。为了安全起见，直升机甲板除了整体结构需要满足规范要求外，局部结构也需深入分析研究。甲板连接件作为连接甲板和支撑框架的主要构件，其结构的可靠性直接影响着直升机平台的安全。因此，针对这一问题，文章分析了连接件结构强度和疲劳寿命。关键词：直升机

2、甲板；连接件；结构强度；疲劳寿命中图分类号：U673doi：10．13352／j．issn．1001—8328．2017．04．014Abstract：Themarineenvironmentfortheshipandoffshoreplatformisverycomplex，andthereliabilityofthehelicopterdeckstructurehasattactedmoreandmoreresearchers7attention．Inadditiontotheoverallstructuralstrengthoft

3、hedeck，itisnecessarytostudythelocalstructureindetail．Theconnectionisanintegralpartofthehelicopterdeck，andthereliabilityoftheconnectiondirectlyaffectsthesafetyofthestmcture．Therefore，inviewofthisproblem，thispaperanalyzesthestructuralstrengthandfatiguelifeoftheconnection．K

4、eywords：helicopterdeck；connection；structuralstrength；fatiguelife大型船舶和海洋工程结构为了满足任务和工作的需要，一般都建有直升机甲板。直升机甲板除了承受自身重力等静力载荷外，还承受着风载荷、冰雪载荷、惯性载荷、着陆载荷等动态载荷¨J。因此，直升机甲板除了整体结构需要满足规范要求外，局部结构也需深入分析研究。近年来，直升机甲板的局部结构问题引起了越来越多科研工作人员的重视。目前国内外比较常用的甲板连接件如图1所示。图1直升机甲板连接件直升机甲板连接件作为连接甲板和支撑框架的主

5、要构件，它的安全性和可靠性直接关系着整体结构的使用寿命。本文依托30万t深水FPSO生活模块系统研发及产业化项目，采用直接计算法对甲板的连接件的强度和疲劳寿命进行分析，验证了连接件的安全性和可靠性。1设计要求1．1设计指标1)在对直升机甲板的整体结构强度进行校核的过程中，得到了连接件的载荷条件。在此载荷条件下，连接件的计算应力不应超过材料的规范许用应力。2)在实际工作状态下，直升机甲板处在长期的交变载荷作用下，因此有必要对连接件进行疲劳寿命分析，连接件需满足25年的使用寿命。1．2设计参数连接件的受力参数和加速度参数见表1～表2。作者简

6、介：梁晶(1981-)，女，辽宁锦州人，工程师，大学本科，主要从事船舶与海洋工程技术工作。·45·2017年第4期中国修船第30卷表1连接件的受力参数方向只‘只表2连接件的加速度参数大小／(m／s2)l0．6761．0491．617连接件的材质主要包含2种，分别是6082一T6和S．$316，根据相关的资料，得到材料参数心j，见表3。表3连接件的材料参数弹性密度／屈服强度断裂材料模量／泊松比强度／极限应变／(N／ram2)(kg／m3)MPa／MP8％6082—7Ib700．3270027531515S．S3162lO0．3785048

7、080052连接件强度校核2．1有限元模型建立依据连接件的几何结构、材料和载荷工况，进行甲板连接结构的分析计算，建立包括甲板梁、连接件以及螺栓的整体模型。采用8节点六面体线性缩减积分单元C3D8R对计算模型进行有限元网格划分，并进行网格稳定和敏感性测试。最终划分的有限元模型网格数量为6．7万，节点数量7．8万，如图2所示．粱图2甲板连接件的有限兀模型2．2连接件强度校核计算结果连接件结构在3个方向作用下，产生错动滑移，引起螺栓应力集中，并在接触面处造成挤压，连接件的应力结果见图3、图4、图5。计算得到连接件结构最大应力，上部结构应力为1

8、49MPa，下部结构应力为146MPa。根据《铝合金结构设计规范》，连接件的安全图3连接件的总体应力结果图4连接件上部结构的应力结果图5连接件下部结构的应力结果系数采用1．25，其许用应力为[盯]=盯。／1