关于大型结构物运输时驳船强度分析

2014-11-18王文科姜广都鲁华伟邵亮亮高堂钧

山西建筑 2014年24期

关键词：驳船组块船体

王文科姜广都鲁华伟邵亮亮高堂钧

(海洋石油工程股份有限公司安装公司，天津 300452)

0 引言

SACS 是一款主要用于分析大型结构物的有限元软件。其主要用来校核结构物的强度，首先运用软件进行三维建模，然后收集环境参数，进而计算结构物在各个工况下的强度，进而验证结构物是否满足设计要求。

ANSYS 是大型通用商业化的工程分析软件，能够模拟研究物受到外力荷载所产生的响应，如应力、位移、温度等。根据这些响应可以知道研究物受到外力荷载后的状态，进而判定是否符合安全设计要求。

近年来，由于各国对海洋资源的重视，一座座海洋平台拔地而起，并且由简单的小型平台向复杂大型的规模发展，相应的导管架以及组块的重量和规模也是越来越大，这就对传统的驳船运输导管架和组块提出了更高的要求，本文就是通过运输某大型组块的驳船为研究对象，运用上述两个软件来分析船舶运输过程中，船体在受到外来作用下的强度校核，通过分析计算来改进工作方法以及提出一些好的设想。

1 船体强度的概述及规范要求

1.1 船体强度概述

船体根据船舶结构力学和船体强度的理论和知识，对于甲板驳船的重大件运输中的结构强度问题，按性质可分为总纵强度和局部强度，对于总纵强度，可以在实际的重大件运输中通过压载来使得船体总纵弯曲应力尽量降低，而局部强度则一般较为确定，其取决于局部载荷的大小、分布形式和范围，以及结构的具体布置和尺寸。应用ANSYS 软件来计算船体局部强度时采用1/2 +1 +1/2 的三维舱段有限元模型计算分析船体的应力分布。

三维有限元模型范围见图1，三维有限元模型见图2。

图1 三维有限元模型范围

工程上计算驳船强度时采用直接强度计算法，即我们通常所用到的是有限元法，主要分为以下几个步骤:建模区域的选取、货舱结构强度分析、施加载荷、边界条件、结果评估等。

1.2 计算中运用的规范资料

现阶段用于校核船体强度的有限元软件主要是ANSYS，它具有功能强大以及通用性好的优点，在计算的过程中主要参照中国船级社的钢制海船入级规范［2，3］。

有限元计算船体强度的问题首先要从建模开始，模型的合理性对计算的准确度有着至关重要的影响，详见《双舷侧散货船结构强度直接计算指南》(2004)［4］，在指南中对船舶的模型建立以及网格划分都做了相关要求。

图2 三维有限元模型

图3 端面约束

针对船体所受的荷载，一般采用以下的边界约束:

端面约束:一端独立点约束δx，δy，δz，θx，θz，另一端独立点约束δy，δz，θx，θz(见图3)。

如果船体所受的荷载为左右对称的形式，并且船体结构也是左右对称，则δy=θx=θz=0。

2 驳船强度计算实例

下面采用梦娜公主运输XJ24-3 DPPB 组块的例子来校核船体强度。

首先，采用SACS 软件计算的支反力为计算前提，由于船舶型宽以及组块尺寸的影响，导致拖拉组块的滑道不能压到船体的纵舱壁上，导致船舶左侧一条主腿产生的应力过大，船体强度不能满足工程需要，但是由于船舶的合同以及敲定、换船带来的一系列后续问题，最终采取了加强船体的方法来提高船体的局部强度，来达到满足运输组块的安全要求。

现将不满足安全荷载条件的主腿应力提出进行计算，然后通过加强设计来满足运输安全条件，具体情况见表1，表2。