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船舶在營運中，經(jīng)常要進行拖帶和系泊作業(yè)，其拖帶和系泊設備要承受較大的載荷。為保證船舶在使用過程中的安全，中國船級社通函要求對拖帶與系泊設備的支撐結構進行有限元強度分析，以確保拖帶與系泊設備的支撐結構滿足中國船級社規(guī)范的強度要求。使用的分析方法及計算軟件依據(jù)有限元分析的方法，使用通用有限元軟件MSC/PATRAN，MSC/NASTRAN完成。結構強度校核衡準該支撐結構強度分析區(qū)域均使用普通船用鋼，屈服強度R=235MPa，依據(jù)中國船級社規(guī)范的要求，根據(jù)扣除2mm腐蝕余量后凈厚度計算的支撐結構區(qū)域結構強度應滿足：許用正應力 R=235MPa，許用剪切應力：R=141MPa。
首部模型有限元模型縱向由FR190強橫梁到船首，橫向由右舷舷側到左舷距中3000mm縱析。中部模型有限元模型縱向由FR49橫艙壁到FR64強橫梁，橫向由左舷距中6200mm縱骨到左舷舷側，尾部模型有限元模型縱向由FR7橫艙壁到橫向FR26強橫梁，橫向由左舷距中8000mm縱艙壁到左舷舷側，尾部2模型有限元模型縱向由尾封板到FR7橫艙壁，橫向由右舷距中4500mm縱析到左舷距中9300mm縱析。模型的總體坐標系采用右手笛卡爾坐標系：X方向為船長方向指向船首，Y方向為船寬方向，自中縱剖面指向左舷，Z方向為型深方向，自基線指向甲板。
結構模型的建立和載荷施加過程中采用牛、米、秒的單位制。有限元模型中包括了系泊設備(導纜孔、帶纜樁、導纜器等)，單點系泊和應急拖帶設備(導纜孔、止鏈器等)的結構構件簡化模型，底座、首樓甲板/主甲板/舵樓甲板等板結構以及強橫梁、縱析、縱骨等構件的腹板和中部強框架面板采用殼體單元模擬，所有強橫梁、縱析和縱骨等構件的面板采用偏心梁單元模擬。有限元模型的網(wǎng)格按照200mm左右進行結構劃分。有限元單元的屬性嚴格與絞車底座結構設計一致，普通船用鋼材料的彈性模量E=2.06xE5 MPa，泊松比0.3，密度p=7.8xE9kg/mm，有限元模型在結構截斷處施加XYZ三方向的位移約束，甲板和強框架面板縱向截斷處施以XY方向約束，強橫梁和強框架腹板縱向截斷處施以YZ方向約束，縱艙壁橫向截斷處施以XZ方向約束，垂向支柱截斷處施以，方向的位移約束。
系泊設計載荷作用在纜索上的設計載荷：應為基于船舶棲裝數(shù)的纜索的破斷強度的1.2s倍，設計載荷應通過按照拖帶與系泊布置圖顯示的布置的拖索施力口。單點系泊和應急拖帶設計載荷作用在纜索上的設計載荷：應為拖帶與系泊布置圖標明的預定的最大拖帶載荷的2倍，設計載荷應通過按照拖帶與系泊布置圖顯示的布置的纜索施加。該船單點系泊和應急拖帶設備系索的纜索載荷分別為1000Nx2=2000N和2000Nx2=4000N。
專業(yè)從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優(yōu)化│技術服務與解決方案
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