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下排浮船塢塢體結構強度有限元分析

發布于:2022-04-13 20:08
有限元分析

      船舶在建成后需要下水,由于建造場地的限制,考慮采用下排式浮船塢的下水方式。這種方式是把船舶產品擱置在船臺小車上,小車放在軌道上,然后把船舶牽引至浮船塢上,通過浮船塢把船舶運到下水區域后,浮船塢灌水下沉,使船舶完成下水作業。本文首先討論船舶產品用墊木小車支承后,船舶產品縱向彎矩和軌道反力的變化,進而討論采用三個支墩的浮船塢擱置方案時,在作業工況下,三個支墩總的受力以及浮船塢所受到的彎矩、剪力狀況。并對浮船塢結構進行三維強度有限元分析,為浮船塢和支墩的設計提供依據。
      1)浮船塢主要參數為:
      總長:156.00m
      浮箱長:149.44m
      塢墻長:140.10m
      浮塢寬:44.00m
      (2)浮船塢的主要剖面參數浮船塢的主要剖面參數沿塢長方向分布如表1所示。
      (3)浮船塢在空塢狀態時的自重分布浮船塢在空塢狀態時,假定浮船塢的浮力與浮船塢的壓載水重量相抵消,可視空塢重量為10161t,由三個支墩承受。此時空塢自重支持狀態沿浮船塢長度方向的分布如圖1所示。
      (4)浮船塢在下排狀態時的重量分布浮船塢在下排狀態時,浮船塢自重加壓載水重量扣除浮力后為6661t,分布如圖2。
      (1)設下排船舶產品的主要計算參數為:
      船長:131.00m
      重量(包括下排小車):3500t
      (2)下排船舶產品的重量分布假設下排船舶產品有兩種重量分布,第一種為非均勻分布,分布圖如圖3所示。第二種重量分布為均勻分布,每站之間重量為175t,每米重量26.71t。
      (3)下排船舶產品的慣性矩分布下排船舶產品慣性矩沿船長的近似分布如圖4所示。
      當把船舶牽引到浮船塢上時,下水的船舶產品是擱置在船臺小車上的,小車放在軌道上,然后把船舶牽引至浮船塢上。所以要研究船舶產品用墊木小車支承后,船舶產品的縱向彎矩和軌道反力的變化,以及浮船塢總體變形引起的軌道變形對下排船舶的影響。
      船臺小車采用紅松墊木,其彈性模數為E1=58.4MPa,墊木的尺寸為長度100cm,寬度30cm,高度20cm。
      船舶產品擱置在船臺小車上,小車把作用力傳遞到軌道上。如果小車是完全剛性的,則它把船舶產品的力直接傳遞到軌道上,而且此時船舶受到的總縱彎矩作用也是很小的。由于小車有墊木和橫梁存在,所以它有一定的剛性,此時船舶產品實際上是放置在彈性支撐基座上的。彈性基座作用使船舶產品產生了變形和垂向位移,并使作用在軌道上的壓力產生了變化。有限元計算模型采用梁單元模擬船體,用桿單元模擬小車的支撐剛度。有限元模型見圖5。船體梁離散為44個梁單元,船臺小車的支撐剛度離散為40個桿單元。第一個桿單元距艉端1.5m,最后一個桿單元距艏端1.5m,中間均勻布置40個桿單元,梁單元的剛度和重量按圖3和圖4所給定的參數選取。


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