中小型LNG船鞍座及附近船体结构强度分析

中小型LNG船与传统大型LNG船相比,在结构设置和内部设备等方面有着很大差别。船在海上航行时,受动、静载荷的综合作用,鞍座的应力分布比较复杂。因此鞍座及附近船体的应力分布情况直接关系到此种LNG运输船使用的可靠性与安全性。详细介绍了中小型LNG船C型独立液货舱货罐鞍座的结构及其承载作用。结合中国船级社《散装运输液化气体船舶构造与设备规范》,推导出船舶在静水、仅垂荡、仅横摇以及垂荡和横摇并存状态下鞍座承载区域所受径向力的分布函数。利用ANSYS软件,对一艘6400m3LNG船的鞍座及附近船体结构进行有限元建模。针对不同工况,采用载荷叠加法,施加规范要求的载荷,得出应力分布结果。对计算结果进行分析,找出危险工况及危险部位,并针对应力分布,给出结构改进措施,为类似鞍座结构强度分析与结构设计提供一定的参考。     

冲击载荷作用下预紧力螺栓强度特性研究

对冲击载荷作用下的预紧力螺栓进行强度分析,对比分析螺栓联接结构在横向冲击和纵向冲击以及不同预紧力和不同冲击载荷工况下的螺栓强度和结构响应,验算了某舰用汽缸在冲击载荷作用下的螺栓强度。研究表明,螺栓联接在冲击载荷作用下,螺栓的应力响应随着预紧力的变化而变化,且受剪螺栓的预紧应力在其材料屈服极限的40%左右时,其强度最大;受拉螺栓的强度会随着其预紧力的增大而变薄弱;同时受剪拉作用的螺栓,当预紧应力在其材料屈服极限的40%左右时,其强度最大。     

轮印载荷下多跨梁最危险工况分析与优化

多种轮印载荷工况作用于船舶多跨梁结构时,找到最危险工况并进行结构优化设计,对于船舶结构的安全校核与降低结构重量有重要意义。提出一种将遗传算法与有限元方法相结合,以多跨梁上轮印载荷的布置位置为设计变量,载荷间的间距大小为约束条件,每一跨的最大弯矩和最大剪力为目标函数,求解任意多跨梁上有多种轮印载荷作用时最危险工况的方法,并根据最危险工况分析的结果调整支座位置,降低多跨梁最大弯矩,并进一步进行构件尺寸的优化设计。计算结果表明:基于提出的多跨梁优化设计方法,能找到每一跨应力满足强度要求的剖面积最小的构件尺寸,且构件尺寸的变化对最危险工况时的最大弯矩与轮印载荷位置几乎没有影响。调整支座位置的优化方案,与支座初始位置方案相比,最危险工况时的最大弯矩降低22.64%,重量降低10.55%,因此支座位置的调整,能有效降低最危险工况时的最大弯矩,从而达到降低多跨梁重量的目的。     

冲击载荷下海洋石油平台直升机场结构安全性计算分析

考虑到直升机紧急着陆工况下冲击载荷对海洋石油平台直升机场的作用时最为不利,且该工况下的结构响应复杂的问题,采用ABAQUS有限元软件对其进行动静态分析。结果表明:直升机场结构在冲击载荷静态作用下满足强度要求,结构受力最大部位在直升机后机轮着陆位置,纵向支撑桁架及直升机场固定端位置应力水平较高;常见风、浪环境载荷频率远离直升机场结构自振频率,结构发生共振的可能性较小;在冲击载荷瞬间作用下直升机场结构满足强度要求,应力及变形呈现波动特征。     

港口岸电电缆提升装置多工况力学分析与优化设计

随着国家电网电能替代战略全力推进,船舶用电由原有的燃煤供电转化为依靠港口电缆供电,这促使国内电缆输送装置需求量剧增.电缆提升装置作为电缆输送装置重要组成部分,其结构强度直接决定电缆输送过程的可靠性,然而对其缺乏相关研究.文中首先研究原始模型在0～8级风时,3种工况下,1～4层应力分布情况;并对1～4层进行拓扑优化设计,对优化后的结果进行分析.结果显示,优化后1～4层总质量降低11.2%,且X型交叉结构有利于装置强度加强.在3种工况下,2～4层强度均得到有效提高,且最大应力均出现在第4层偏心轴处,其中工况a为最差工况.在风载荷与倾斜方向垂直的工况下,风级不超过5级时,重力是影响最大应力主要因素;风级超过5级时,风载荷是影响应力主要因素.优化后,最易破坏的第3层的破坏方式得到改变,破坏位置发生转移.     

自升式钻井平台直升机平台强度分析与优化设计

以某型9l.44 m(300ft)自升式钻井平台为例,对直升机平台结构进行有限元强度分析。分析了均布载荷工况、直升机着陆冲击工况及直升机系留工况下的结构应力和变形,对优化前后的结构进行力学性能对比;并分析了优化设计对结构模态的影响。计算结果表明,各载荷工况下平台结构最危险位置均发生在上层建筑与直升机平台的连接处;通过优化桁架参数,达到了减轻自重、提高强度刚度的效果,且优化结果十分可观。     

独立B型LNG船液舱晃荡强度分析方法

为了保证液舱舱容大且无装载限制的新型独立B型LNG船在晃荡载荷下的强度满足使用要求,提出液舱结构晃荡强度直接分析方法.采用规范公式确定液舱晃荡载荷,根据该方法对液舱模型进行粗网格分析,进行典型区域横摇工况下超出应力许用值的精细网格分析.结果表明,该方法可以对独立液舱晃荡强度进行有效评估,其中的精细网格计算结果可真实反映高应力梯度区域的应力情况.分析结果可为液舱晃荡强度评估、液舱结构优化以及同类LNG船的设计开发提供参考.     

独立B型LNG船液舱晃荡强度分析方法

为了保证液舱舱容大且无装载限制的新型独立B型LNG船在晃荡载荷下的强度满足使用要求,提出液舱结构晃荡强度直接分析方法。采用规范公式确定液舱晃荡载荷,根据该方法对液舱模型进行粗网格分析,进行典型区域横摇工况下超出应力许用值的精细网格分析。结果表明,该方法可以对独立液舱晃荡强度进行有效评估,其中的精细网格计算结果可真实反映高应力梯度区域的应力情况。分析结果可为液舱晃荡强度评估、液舱结构优化以及同类LNG船的设计开发提供参考。     

半潜平台总体强度计算中的波浪工况研究

半潜平台总体强度分析中,全面考查对平台最不利的波浪工况对其安全性非常重要。根据规范和相关研究成果,同时结合对半潜平台结构特性的分析,得到一系列危险波浪载荷工况,采用设计波谱分析方法对目标平台进行水动力载荷预报和结构响应计算。结果表明目标平台的最危险控制工况是使平台产生横剖面最大水平扭转的斜浪工况,且该工况在规范推荐考察的工况之外,研究成果可为类似平台的总体强度分析提供参考。     

小水线面双体船设计载荷研究

横向对开力是小水线面双体船的主要载荷.文章根据CCS(2005)、ABS(1999)规范及船模试验所得载荷值,对小水线面双体船横向对开力的估算公式进行重新回归,提出CCS(2005)修正公式;对规范中小水线面双体船强度校核时合理的载荷大小及相应的工况组合形式进行探讨,提出更为危险的60°/120°斜浪工况组合情况;并选取6种较为严重的典型工况进行全船有限元分析,得到各典型工况下船体结构的应力分布特点,为小水线面双体船的载荷估算及初步设计提供了理论依据.     

自升式钻井平台上层建筑与直升机平台结构强度计算载荷分析

以某91.44 m(300 ft)自升式钻井平台为例,对上层建筑与直升机平台结构有限元强度分析中所施加的载荷以及载荷组合工况进行分析.考虑的基本载荷包括结构自重、可变载荷、惯性载荷、风载荷和直升机机轮载荷等.给出了载荷的计算过程和合理的载荷施加方法,并按各种载荷最不利组合的原则,提出了更加接近工程实际情况的18种载荷组合工况.计算结果表明各载荷组合工况下上层建筑与直升机平台结构最危险位置均发生在上层建筑和直升机平台结构的连接处.     

自升式平台的结构强度计算

自升式平台在海洋石油开发中被广泛应用,为保障平台在各类海况中正常工作,其结构强度是安全评估的重要依据。以渤海海区的自然环境条件为设计背景,考虑风载荷、流载荷、冰载荷和波浪载荷等环境载荷,以及载荷沿横向、纵向和斜向作用时,对平台的结构强度进行有限元分析,计算平台桩腿和主体结构在不同工况下的应力与变形,表明平台主体和桩腿上最大应力发生在风冰载荷横向作用的工况;在横向外载荷的作用下,桩腿靠近泥面的部分和固桩室附近受到的应力大,应进行局部加强;平台主体部分局部载荷较大的甲板区域也应加强;纵向构件必须满足强度要求才能确保平台承载的最大应力。综合计算结果,为该平台结构的优化设计和安全评估提供参考。     

发射筒热力耦合场下力学性能研究

发射筒是潜载导弹发射装置的重要组成部分,需要有足够的强度和刚度满足不同发射条件。本文结合实验数据,建立仿真模型,通过静力分析得到压力和结构载荷作用下的变形和应力分布;通过温度场分析得出筒上温度分布及温度载荷作用下应力应变情况;通过热力耦合场分析得到发射筒整体变形与应力分布。结果表明:在气压和结构载荷作用下发射筒最大变形1.5 mm,筒底应力125 MPa;温度场下温度自筒底段至筒体段阶梯分布,热应力作用下最大变形3.5 mm,最大应力317 MPa;热力耦合场下发射筒最大变形4.23 mm,最大应力384 MPa。3种工况下分析结果显示温度载荷是影响发射筒应力应变的主要因素,设计时在筒底圆弧面中心处需要加强。     

机械液压联锁同步升降装置解析计算及有限元分析

针对船闸人字门检修时传统的顶落门施工工艺复杂情况,设计了机械液压连锁同步升降装置,分析了装置的结构原理及受力工况。采用解析计算和有限元分析相结合的方法对装置中主要受力件螺纹活塞杆和安全齿形螺母进行理论强度校核,并基于Ansys软件分析装置在载荷物以重力下坠极限工况下的情况。结果表明：装置的理论强度满足要求,有限元分析的局部区域存在最大等效应力接近材料屈服极限情况。结合分析结果和装置的结构特点提出了改造建议,进一步优化了装置的设计。     

700t起重船船体及千斤柱有限元强度分析

为计算700t自航起重船在各种载荷工况下的强度,依据相关的船舶法规,根据设计图中的结构尺寸,利用MSC／PATRAN建立了起重船主船体及千斤柱的有限元模型,给出了外载荷的计算方法和边界条件的施加方法,应用MSC／NASTRAN对4种工况下起重船的强度进行了分析,计算给出了船体及千斤柱的应力分布及最大应力出现的部位,并对计算结果进行了校核,结果表明结构强度满足强度要求。通过有限元分析得到的结论可用于指导起重船的结构设计与优化。     

83.8m平台支持船总纵强度分析及结构优化研究

以83.8 m石油平台支持船为研究对象,综合考虑波浪影响,共选取12种工况,应用结构强度直接计算的方法,获得了船舶在不同工况下的结构应力。以12种不同工况下的应力分析为基础,对船舶结构进行优化,确定优化方案;然后选择最危险工况校核结构优化后的平台支持船的总纵强度,确保船舶的安全性,并使船舶结构处于最优应力状态。该研究可以为类似船舶的结构设计提供参考。     

半潜式平台结构屈曲强度评估

半潜式平台是海洋工程领域重要的浮式装置,采用直接计算法对某半潜式平台结构的屈曲强度进行了评估.首先,对半潜式平台结构进行有限元模型化,然后根据海况不同将静水、正常工作和风暴自存三种状态划分为48种计算工况,利用频域内的三维线性水动力理论和设计波法计算半潜式平台在各工况下的波浪载荷,同时考虑各工况下的莫里森力、风载荷、锚链预张力、吊车载荷和钻井载荷等载荷,进而计算平台在48种工况下的应力响应.最后根据ABS规范对平台结构进行屈曲强度校核.结果表明,屈曲强度是平台结构强度的重要指标之一,应在设计时给予合理评价,评估结果可为半潜式平台设计开发提供参考.     

晃荡载荷下No96型LNG船绝缘系统的缓冲效应

晃荡载荷作用下船体结构的局部强度校核,对保证LNG船营运安全非常重要。由于将液舱晃荡载荷等效到船体结构上可以极大程度提高局部强度校核的工作效率,本文以缓冲系数反映绝缘系统的缓冲效应,针对三艘LNG船展开分析,在对简化建模方法进一步讨论的基础上,通过计算得到了目标船绝缘系统在横摇和纵摇工况下的缓冲系数,研究成果可为相似规格,相近结构的LNG船晃荡强度校核提供参考。     

张力腿平台总强度分析关键技术研究

张力腿平台总强度分析是确定在危险工况及环境载荷下平台的结构性能,对平台服役期寿命、安全运行至关重要。文中针对张力腿平台独有的特点,深入研究了张力腿平台总强度计算载荷及工况、张力筋腱的模拟和腐蚀余量,以及安全系数的选取等关键技术;采用有限元法对某深水张力腿平台波浪载荷与总强度进行计算,根据应力结果确立了该类平台总强度主控工况、载荷传递路径与关键结构,同时结合该类平台特点分析设计波的确定以及考虑张力筋腱刚度影响的边界条件设置方法。     

喷淋除尘移动水槽结构分析

基于MSC.Marc有限元分析软件,对喷淋除尘移动水槽进行结构分析。结果表明,移动水槽在静载下不会出现损坏。启动、水平载荷和垂直载荷三种工况下,水槽连接处均产生高应力区,易疲劳破坏。启动时冲击载荷及水箱悬空时引起的载荷工况下水槽连接处等效应力最大,应该予以重视。