钢引桥与主船体搭接处主船体局部强度分析

2021-06-29郭明慧刘慧宇

科技创新与应用 2021年17期

关键词：校核屈曲船体

江帆，郭明慧，刘慧宇

（九江职业技术学院，江西九江332000）

本船是为某舰船提供停靠的趸船，通过一座钢质引桥与岸边码头连接；通过登船梯可以在停靠趸船上下船舶。通过缆绳与停靠趸船上的带缆桩系泊，停泊在停靠趸船外侧（左舷）。趸船内侧（右舷）搭设钢引桥与岸基连接，方便人员登离船，如图1所示。

图1 登离船示意图

1 结构模型

1.1 模型坐标系

所有有限元模型坐标系与船体坐标系相同，即：x轴沿船艏方向，艉封板位置为0；y轴沿左舷方向，船中位置为0；z轴指向高度方向，基线位置为0。

1.2 单元网格

钢引桥与主船体搭接处局部有限元模型范围为：#50横舱壁至#90横舱壁之间，中纵剖面至右舷，底板至主甲板范围模型。

其中搭接处附近模型（#62-#78，右舷4000纵剖面至右舷处）为此次计算关注的核心区域，所有单元均采用板壳（shell）单元，网格大小为50mm。

其他区域模型主要目的是消除边界对关注区域的影响，甲板、船体外板、横舱壁，以及强横梁、纵桁、龙骨等构件的腹板采用板壳（shell）单元；甲板、舱壁、底板上扶强材用考虑偏心影响的梁（beam）单元模拟；构件面板仅承受轴向载荷，不承受弯矩载荷。将构件面板用惯性矩很小（0.001mm4）的梁单元模拟。网格大小为250mm（见图2）。

图2 登离船钢引桥搭接处局部有限元模型

2 计算载荷

搭接处局部强度所受载荷主要有：钢引桥重量；整船载荷。

2.1 钢引桥重量

钢引桥总重量为52t，一半作用在船体上，一半作用在岸基上。即作用在船体上的载荷为26t。

考虑实际使用中可能出现的载荷不均匀以及趸船的垂向加速度，钢引桥局部强度分析使用载荷为1.5倍的引桥重量，即为1.5×26=39t。

钢引桥与主船体共有两个搭接点，正常工况下考虑为两个搭接点平分设计载荷，即每点19.5t。载荷施加利用Abaqus的均匀分度的耦合单元，如图3所示。正常工况载荷施加如图4所示。

图3 钢引桥载荷施加方式

图4 正常工况钢引桥载荷施加

意外工况考虑极端情况，仅有一个搭接点接触，如图5所示。

图5 意外工况钢引桥载荷施加

2.2 整船载荷

搭接处的局部结构所受的波浪载荷并未考虑到总纵强度计算中，为考虑其影响，单独施加这部分载荷。波浪载荷施加可分为中拱和中垂两个状态，中拱状态船中部吃水为550+1152/2=1126mm。中垂状态中部吃水约为539-1152/2=-37mm（所以中垂状态不考虑该部分载荷），搭接结构局部波浪载荷如图6所示。