某船過渡井架強度分析

江 帆 郭明慧 劉慧宇

（九江職業(yè)技術(shù)學院，江西 九江332000）

1 概述

該船過渡井架位于圍井內(nèi)，直徑6400mm，高度范圍為基線至基線上4000mm。本文為校核該船過渡井架結(jié)構(gòu)強度和吊裝安裝強度。該過渡井架在水下使用2 次，每次3 個月，且海試過渡井架有涂層防護，在強度分析時不考慮腐蝕的影響。

2 設(shè)計載荷

過渡井架強度校核需考慮以下載荷：

設(shè)備及井架重量；船舶運動加速度；水下設(shè)備反力。

2.1 設(shè)備及井架重量

井架自身重量由SACS 軟件自動計算?？紤]模擬模型簡化部分結(jié)構(gòu)重量，計算包含1.2 倍系數(shù)。

2.2 船舶運動加速度

船體運動加速度參考挪威船級社《steel vessels rules》計算，過渡井架位置處加速如表1 所示。

2.3 設(shè)備反力

作用在井蓋上的重力為81kN；

作用于右舷方向上（Y 軸）的彎矩為74kN.m；

繞重力方向（Z 軸）的扭矩為7.4kN.m。

2.4 載荷組合

計算考慮兩個工況，即極限海況工況及水下設(shè)備實驗工況。SACS 軟件中基礎(chǔ)載荷見表2，組合工況見表3。

表1 過渡沉井處船體加速度

表2 基礎(chǔ)工況

表3 組合工況

3 分析方法

3.1 計算模型

過渡沉井結(jié)構(gòu)強度利用SACS 軟件，支撐槽鋼及加強筋使用member 模擬，并在端部肘板連接位置釋放相關(guān)方向轉(zhuǎn)動。為考慮圍壁板對模型剛度的貢獻，使用plate 模擬圍壁板。

圖1 SACS 模型

3.2 校核標準

采用SACS 內(nèi)嵌AISC 第9 版及API 第21 版WSD 方法進行規(guī)范校核。各工況接受標準采用含瞬時載荷情況下接受標準，即AMOD 為1.33。

圖2 SACS 模型輸出結(jié)果

圖3 吊裝分析簡化模型

4 分析結(jié)果

SACS 校核結(jié)果：

計算結(jié)果如圖2 所示，各構(gòu)件在所有工況下的最大利用率為0.54。各構(gòu)件結(jié)構(gòu)強度滿足設(shè)計要求。最大位移為6mm。

5 吊裝安裝強度校核

吊裝安裝時過渡沉井結(jié)構(gòu)強度校核采用Abaqus 軟件進行。計算模型如圖3 所示。

吊裝時考慮設(shè)備重量81kN 及結(jié)構(gòu)自身重量。結(jié)構(gòu)自身重量通過施加加速度由軟件自動計算。為考慮其它未建重量，加速度實際施加為1.2g。邊界條件選取上方與吊機連接4 點處約束x、y、z 三個方向運動。如圖4 所示。

圖4 吊裝分析模型邊界及載荷施加

計算得最大等效應(yīng)力為46.94MPa，考慮動態(tài)系數(shù)1.5，許用應(yīng)力應(yīng)為0.66*235/1.5=103MPa，過渡沉井結(jié)構(gòu)強度滿足。

6 結(jié)論

通過以上分析可以得出過渡井架結(jié)構(gòu)滿足海試各海況要求及吊裝安裝強度的要求，可以在海試作業(yè)中安全作業(yè)。