劳卓文+石国权+汪勇

摘 要：港作拖轮的拖桩结构受力复杂，按照力学公式计算其应力比较困难，本文通过实例介绍基于仿真有限元方法对港作拖轮拖桩结构进行分析和校核的过程。

关键词：港作拖轮；拖桩；仿真有限元；强度校核

中图分类号：U674.32 文献标识码：A

Abstract： It is difficult to calculate the stress of towing post and its supporting structures of a harbor tug by the method of mechanics formula because they withstand the complex forces at the towing operation. This paper introduces the structural analysis and checking for the towing post and its supporting structure based on finite element simulation through an example.

Key words： Harbor tug； Towing post； Finite element simulation； Strength checking

1 前言

随着海洋作业的发展，船舶在不断加巨，进出港时对港作拖轮的拖力要求也越来越大。港作拖轮的拖力需求由十几年前的40 t提升到今天的80 t，甚至100 t的拖力。随之，对于拖曳设备和其支承结构的强度要求也越来越高，通过有限元仿真分析来获得拖曳支承结构的应力分布，对于结构的合理布置与优化是十分必要的。

本文结合实例介绍通过基于仿真有限元平台分析静力结构来获得应力分布结果的方法和过程，实船是一艘入级LR船级社的25 m ASD港作拖轮，船主需求其向前的最大系柱拖力为75 t。根据LR船级社规范的要求，拖桩必须能承受拖钩的破断负荷而不被破坏。

2 基本假定

为完成结构的分析，我们作以下几点假定：

（1）薄壁壳板假定 （平面应力假定）

当钢板材料用于结构构造时，它的厚度远薄于其他的尺寸，而且也没有遭受到垂直于板面的负荷时，这些结构大体上可以被当作薄壁壳板处理。在分析模型里，对所有的支撑结构一般都应用为2D薄壁壳单元，但当薄壁壳板假定理论不适用（板厚相对不够薄时）的结构部位将会采用3D单元代替。

（2）次要的扶强材和肘板

在模型中省略那些对于应力传递影响较小的扶强材和肘板，但对于关键位置的扶强材和肘板不能省略，否则会影响应力分布的结果。……