(中集船舶海洋工程设计研究院有限公司，上海 201206)

0 引 言

自升式钻井平台[1]主要由平台主船体、桩腿、桩靴、悬臂梁、生活楼和直升机平台等组成。桩腿多采用桁架式三角形，支撑着平台的重量，保证整个平台能够安全平稳的升降。新一代自升式移动钻井平台多采用齿轮齿条驱动完成平台的升降，平台的桩腿由主弦杆、水平支撑杆及斜支撑杆组成。主弦杆由齿条板和2块半圆板焊接而成。本文研究的中国国际海运集装箱(集团)股份有限公司(简称中集集团)JU2000E H267平台如图1所示，图中为升起的状态。主弦杆截面尺寸如图2所示。

桩腿齿条板是平台建造中非常关键的部件，它承受平台体升降时产生的载荷。传动机构对于齿形完工精度要求较高，直接关系到平台升降的安全和使用。JU2000E平台齿条板厚177.8 mm，对于超厚板的齿形加工方法，以往多采用机械切削，效率较低，制作周期长且成本高，因此目前多采用火焰切割。超厚板切割前必须预热，切割后必须保温冷却到常温状态。由于金属热胀冷缩的影响，齿条板将产生收缩变形甚至产生裂纹，严重影响最终的公差要求和质量。中集集团JU2000E H267平台齿条板采用德国进口板材，该板材微观金相组织分布均匀，可切割性及可焊性较好。单块板材价格超50元万人民币，价格较贵。为了保证齿条完工精度满足要求，减小报废率，对齿条板进行热-固耦合分析非常必要。

图1 中集JU2000E H267平台 图2 JU2000E H267平台主弦杆截面

1 热-固耦合分析原理

温度与固体中应力与应变等物理量之间相互影响的分析称为热-固耦合分析。……