練習(xí)-15000噸甲板駁船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算分析

1、15000噸甲板駁船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算分析噸甲板駁船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算分析練習(xí)練習(xí)Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Training ManualJanuary 30, 2003 Inventory #0014411-2練習(xí)練習(xí) 15000噸甲板駁船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算分析噸甲板駁船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算分析該練習(xí)包括以下幾個(gè)部分該練習(xí)包括以下幾個(gè)部分: 底板；底板；甲板；甲板；舷側(cè)；舷側(cè)；橫艙壁；橫艙壁；橫框架；橫框架；把這些模型合并成一個(gè)艙段進(jìn)行整體艙段模型計(jì)算。把這些模型合并成一個(gè)艙段進(jìn)行整體艙段模型計(jì)算。Intro

2、duction to ANSYS 6.1 - Part 1Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Training ManualJanuary 30, 2003 Inventory #0014411-3練習(xí)練習(xí) 15000噸甲板駁船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算分析噸甲板駁船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算分析 船體參數(shù)船體參數(shù) : 船體總長船體總長 121.920 m 設(shè)計(jì)水線長設(shè)計(jì)水線長 119.431 m型寬型寬 30.480 m型深型深 7.620 m設(shè)計(jì)吃水設(shè)計(jì)吃水 6.096 m肋位間距肋位間距 2.489 m材料彈性模量材料彈性模量 E205800材料泊松比材料泊松比 材料屈服極限材料屈服

3、極限 2/mmN3 . 02/235mmNyIntroduction to ANSYS 6.1 - Part 1Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Training ManualJanuary 30, 2003 Inventory #0014411-4練習(xí)練習(xí) 15000噸甲板駁船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算分析噸甲板駁船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算分析計(jì)算方案計(jì)算方案 : 船體根據(jù)船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)和船體強(qiáng)度的理論和知識(shí)，對于甲板駁船的重船體根據(jù)船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)和船體強(qiáng)度的理論和知識(shí)，對于甲板駁船的重大件運(yùn)輸中的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問題，按性質(zhì)可分為總縱強(qiáng)度和局部強(qiáng)度，對大件運(yùn)輸中的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問題，按性質(zhì)可分為總縱

4、強(qiáng)度和局部強(qiáng)度，對于總縱強(qiáng)度，可以在實(shí)際的重大件運(yùn)輸中通過壓載來使得船體總縱彎于總縱強(qiáng)度，可以在實(shí)際的重大件運(yùn)輸中通過壓載來使得船體總縱彎曲應(yīng)力盡量降低，而局部強(qiáng)度則一般較為確定，其取決于局部載荷的曲應(yīng)力盡量降低，而局部強(qiáng)度則一般較為確定，其取決于局部載荷的大小、分布形式和范圍，以及結(jié)構(gòu)的具體布置和尺寸。本船的總縱強(qiáng)大小、分布形式和范圍，以及結(jié)構(gòu)的具體布置和尺寸。本船的總縱強(qiáng)度根據(jù)船舶在各種工況下的重量分布及浮力分布采用相關(guān)船體總縱強(qiáng)度根據(jù)船舶在各種工況下的重量分布及浮力分布采用相關(guān)船體總縱強(qiáng)度程序計(jì)算完成。船體局部強(qiáng)度則采用度程序計(jì)算完成。船體局部強(qiáng)度則采用1/2+1+1/2的三維艙段有限元

5、的三維艙段有限元模型計(jì)算分析船體的應(yīng)力分布。模型計(jì)算分析船體的應(yīng)力分布。 由于教學(xué)需要本練習(xí)先從艙段的各部分開始，而且板、加強(qiáng)筋的尺寸由于教學(xué)需要本練習(xí)先從艙段的各部分開始，而且板、加強(qiáng)筋的尺寸并不全部按實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸，只取其中一種統(tǒng)一計(jì)算。并不全部按實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸，只取其中一種統(tǒng)一計(jì)算。Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Training ManualJanuary 30, 2003 Inventory #0014411-5練習(xí)練習(xí) 15000噸甲板駁船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算分析噸甲板駁船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算分析工

6、程背景工程背景:根據(jù)實(shí)船資料，經(jīng)計(jì)算取空船重量根據(jù)實(shí)船資料，經(jīng)計(jì)算取空船重量3300噸，尾浮箱噸，尾浮箱2個(gè)計(jì)個(gè)計(jì)75噸噸2，首浮箱首浮箱40噸，重量的分布位置按實(shí)際的布置確定。在裝載沉箱時(shí)，沉噸，重量的分布位置按實(shí)際的布置確定。在裝載沉箱時(shí)，沉箱的重量為箱的重量為A型型3000噸，噸，B型型3200噸，其裝載位置根據(jù)圖噸，其裝載位置根據(jù)圖“裝載沉箱示裝載沉箱示意圖意圖”確定。確定。 Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Training ManualJanuary 30, 2003 Invent

7、ory #0014411-6練習(xí)練習(xí) 15000噸甲板駁船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算分析噸甲板駁船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算分析裝載沉箱示意圖裝載沉箱示意圖Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Training ManualJanuary 30, 2003 Inventory #0014411-7練習(xí)練習(xí) 15000噸甲板駁船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算分析噸甲板駁船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算分析1/2+1+1/2的三維艙段有限元模型的三維艙段有限元模型1 XYZHull Model(Unit:kg,cm) APR 23 200310:33:16ELEM

8、ENTSIntroduction to ANSYS 6.1 - Part 1Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Training ManualJanuary 30, 2003 Inventory #0014411-8練習(xí)練習(xí) 15000噸甲板駁船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算分析噸甲板駁船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算分析1/2+1+1/2的三維艙段有限元模型的三維艙段有限元模型(內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu))1 XYZHull Model(Unit:kg,cm) APR 23 200310:37:54ELEMENTSIntroduction to ANSYS 6.1 - Part 1Introduction

9、 to ANSYS 6.1 - Part 1Training ManualJanuary 30, 2003 Inventory #0014411-9練習(xí)練習(xí) 15000噸甲板駁船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算分析噸甲板駁船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算分析典型橫剖面示意圖典型橫剖面示意圖 典型橫剖面示意圖150 12695 11LONG SP 5084支柱1支柱2支柱3斜桿1斜桿2斜桿1Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Training ManualJanuary 30, 2003 Inventory #0014411-10練習(xí)

10、練習(xí)底板底板問題描述問題描述: 本例子將指導(dǎo)用戶如何計(jì)算板架結(jié)構(gòu)本例子將指導(dǎo)用戶如何計(jì)算板架結(jié)構(gòu),包括如何取包括如何取Beam188單單元的定位點(diǎn)，板和筋之間如何連接。元的定位點(diǎn)，板和筋之間如何連接。邊界條件：取板四邊簡支。邊界條件：取板四邊簡支。該船空載時(shí)吃水該船空載時(shí)吃水5.45m，因此底板上所受的均布?jí)毫?，因此底板上所受的均布?jí)毫0.0545 但該底板沒有考慮橫艙壁已經(jīng)橫框架，因此加但該底板沒有考慮橫艙壁已經(jīng)橫框架，因此加5.45m的靜水壓的靜水壓力時(shí)應(yīng)力會(huì)非常大，完全超過許用狀態(tài)。在本練習(xí)還只加力時(shí)應(yīng)力會(huì)非常大，完全超過許用狀態(tài)。在本練習(xí)還只加P0.000 545 的壓力。的壓力。求

11、解該板和筋的最大變形和相當(dāng)應(yīng)力。求解該板和筋的最大變形和相當(dāng)應(yīng)力。2/mmN2/mmNIntroduction to ANSYS 6.1 - Part 1Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Training ManualJanuary 30, 2003 Inventory #0014411-11練習(xí)練習(xí)底板底板板的尺寸如圖板的尺寸如圖: 跨距跨距 : L=1493.4cm 半寬半寬:b=1524cm 肋距肋距:f=248.9 cm 縱縱向筋的間距為向筋的間距為50.8cm。橫向筋的間距為橫向筋的間距為62.225cm，即每個(gè)肋距分為，即每個(gè)肋距分為4個(gè)單元。個(gè)單

12、元。Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Training ManualJanuary 30, 2003 Inventory #0014411-12練習(xí)練習(xí)底板底板筋和板的尺寸筋和板的尺寸: 板的厚度：板的厚度：t19mm筋為球扁鋼其尺寸如右圖設(shè)置。筋為球扁鋼其尺寸如右圖設(shè)置。注：由于梁相對于板有偏移量，因此沿注：由于梁相對于板有偏移量，因此沿Z軸方軸方向的偏移量為向的偏移量為W2+t/2=230+19/2=239.5mm材料彈性模量材料彈性模量 E205800材料泊松比材料泊松比 材料屈服極限材

13、料屈服極限 2/mmN3 . 02/235mmNyIntroduction to ANSYS 6.1 - Part 1Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Training ManualJanuary 30, 2003 Inventory #0014411-13練習(xí)練習(xí)底板底板加載后的圖形加載后的圖形Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Training ManualJanuary 30, 2003 Inventory #0014411-14練習(xí)練習(xí)甲板甲板問題描述問

14、題描述: 甲板的尺寸、筋的形式與底板一樣，只是甲板的尺寸、筋的形式與底板一樣，只是Z軸坐標(biāo)變成軸坐標(biāo)變成7620mm。本例題要用戶學(xué)會(huì)移動(dòng)，加局部的均布載荷。本例題要用戶學(xué)會(huì)移動(dòng)，加局部的均布載荷。計(jì)算過程：把底板的模型（還未劃分網(wǎng)格）沿計(jì)算過程：把底板的模型（還未劃分網(wǎng)格）沿Z軸移動(dòng)軸移動(dòng)7620mm，然后加局部載荷。，然后加局部載荷。邊界條件：取板四邊固支。邊界條件：取板四邊固支。Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Training ManualJanuary 30, 2003 Invent

15、ory #0014411-15練習(xí)練習(xí)甲板甲板根據(jù)實(shí)際裝載沉箱情況在甲板上加載根據(jù)實(shí)際裝載沉箱情況在甲板上加載P0.07627 的均的均布?jí)毫Σ級(jí)毫?由于沒有考慮橫框架，本練習(xí)只加由于沒有考慮橫框架，本練習(xí)只加0.0007627 ，否則板的變形太大否則板的變形太大)，加載范圍見下圖：，加載范圍見下圖：2/mmN2/mmNIntroduction to ANSYS 6.1 - Part 1Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Training ManualJanuary 30, 2003 Inventory #0014411-16練習(xí)練習(xí)甲板甲板加載后的圖形加載后的

16、圖形Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Training ManualJanuary 30, 2003 Inventory #0014411-17練習(xí)練習(xí)舷側(cè)舷側(cè)問題描述問題描述: 由于自上而下的建立板模型只能在由于自上而下的建立板模型只能在XY平面內(nèi)建，而舷側(cè)平面與平面內(nèi)建，而舷側(cè)平面與XZ平面平行。平面平行。因此本例題學(xué)習(xí)如何自下而上的建立模型，同時(shí)學(xué)會(huì)如何加隨深因此本例題學(xué)習(xí)如何自下而上的建立模型，同時(shí)學(xué)會(huì)如何加隨深度變化的水壓力。如圖所示：度變化的水壓力。如圖所示：建完舷側(cè)模型后另存為建

17、完舷側(cè)模型后另存為LonPlate(用于復(fù)制成縱艙壁用于復(fù)制成縱艙壁)。Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Training ManualJanuary 30, 2003 Inventory #0014411-18練習(xí)練習(xí)舷側(cè)舷側(cè)將舷側(cè)四邊簡支，加將舷側(cè)四邊簡支，加5.45米深的三角形水壓力米深的三角形水壓力P0.0545 (在本練習(xí)中由于沒有考慮橫框架只加在本練習(xí)中由于沒有考慮橫框架只加0.000545 的水的水壓力壓力)板的尺寸如圖：板的尺寸如圖：2/mmN2/mmNIntroduction

18、 to ANSYS 6.1 - Part 1Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Training ManualJanuary 30, 2003 Inventory #0014411-19練習(xí)練習(xí)舷側(cè)舷側(cè)筋和板的尺寸筋和板的尺寸: 板的厚度：板的厚度：t19mm筋為球扁鋼其尺寸如右圖設(shè)置。筋為球扁鋼其尺寸如右圖設(shè)置。注：由于梁相對于板有偏移量，因此沿注：由于梁相對于板有偏移量，因此沿Z軸方軸方向的偏移量為向的偏移量為W2+t/2=230+19/2=239.5mm材料彈性模量材料彈性模量 E205800材料泊松比材料泊松比 材料屈服極限材料屈服極限 2/mmN3 .

19、 02/235mmNyIntroduction to ANSYS 6.1 - Part 1Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Training ManualJanuary 30, 2003 Inventory #0014411-20練習(xí)練習(xí)舷側(cè)舷側(cè)加載后的圖形加載后的圖形Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Training ManualJanuary 30, 2003 Inventory #0014411-21練習(xí)練習(xí)縱艙壁縱艙壁讀入縱舷側(cè)模型，把舷側(cè)沿讀入縱舷側(cè)

20、模型，把舷側(cè)沿Y軸負(fù)方向復(fù)制成兩個(gè)縱艙壁，距離分別為軸負(fù)方向復(fù)制成兩個(gè)縱艙壁，距離分別為9144mm和和15240mm即縱艙壁平行于即縱艙壁平行于XZ平面，在平面，在Y方向的坐標(biāo)分別為方向的坐標(biāo)分別為0和和 1524091446096mmIntroduction to ANSYS 6.1 - Part 1Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Training ManualJanuary 30, 2003 Inventory #0014411-22練習(xí)練習(xí)橫艙壁橫艙壁問題描述問題描述: 本練習(xí)將指導(dǎo)用戶如何處理用桿模擬翼板，以及復(fù)習(xí)加載隨本練習(xí)將指導(dǎo)用戶如何處理用桿

21、模擬翼板，以及復(fù)習(xí)加載隨深度變化的水壓力。深度變化的水壓力。橫艙壁上有豎向的板，其高達(dá)橫艙壁上有豎向的板，其高達(dá)1244.5mm。因此不能作為梁。因此不能作為梁單元處理，模擬成板和桿。單元處理，模擬成板和桿。邊界條件：取板四邊簡支。邊界條件：取板四邊簡支。載荷：橫艙壁受到載荷：橫艙壁受到7620mm隨深度變化的水壓力。隨深度變化的水壓力。Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Training ManualJanuary 30, 2003 Inventory #0014411-23練習(xí)練習(xí)橫艙壁橫艙

22、壁筋和板的尺寸筋和板的尺寸: 板的厚度：板的厚度：t19mm筋為球扁鋼其尺寸如右圖設(shè)置。筋為球扁鋼其尺寸如右圖設(shè)置。注：由于梁相對于板有偏移量，因此沿注：由于梁相對于板有偏移量，因此沿Z軸方軸方向的偏移量為向的偏移量為W2+t/2=230+19/2=239.5mm材料彈性模量材料彈性模量 E205800材料泊松比材料泊松比 材料屈服極限材料屈服極限 2/mmN3 . 02/235mmNyIntroduction to ANSYS 6.1 - Part 1Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Training ManualJanuary 30, 2003 Inven

23、tory #0014411-24練習(xí)練習(xí)橫艙壁橫艙壁橫艙壁上板的高度為橫艙壁上板的高度為1244.5mm，翼板的面積，翼板的面積A135平方平方毫米。其尺寸和建立的模型如圖：毫米。其尺寸和建立的模型如圖：Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Training ManualJanuary 30, 2003 Inventory #0014411-25練習(xí)練習(xí)橫框架橫框架問題描述問題描述: 本練習(xí)將指導(dǎo)用戶如何用二維的框架模型來模擬整船計(jì)算本練習(xí)將指導(dǎo)用戶如何用二維的框架模型來模擬整船計(jì)算,以及以及如何

24、用桿單元來模擬橫框架中的斜桿。如何用桿單元來模擬橫框架中的斜桿。邊界條件：船舯上的節(jié)點(diǎn)約束邊界條件：船舯上的節(jié)點(diǎn)約束UY,ROTX,ROTZ，舷側(cè)和甲板與，舷側(cè)和甲板與底板相交的節(jié)點(diǎn)約束底板相交的節(jié)點(diǎn)約束UY，縱艙壁與底板相交的節(jié)點(diǎn)約束，縱艙壁與底板相交的節(jié)點(diǎn)約束UY。載荷：底板加載荷：底板加0.0545*2489 的均布線載荷，甲板在船舯到的均布線載荷，甲板在船舯到15240-8*508加加0.07627*2489 的均布?jí)毫ο蟼?cè)加的均布?jí)毫ο蟼?cè)加5.45米米深的水深度變化的水壓力。模型的尺寸及載荷約束見下頁。深的水深度變化的水壓力。模型的尺寸及載荷約束見下頁。mmN /mmN /Intro

25、duction to ANSYS 6.1 - Part 1Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Training ManualJanuary 30, 2003 Inventory #0014411-26練習(xí)練習(xí)橫框架橫框架筋和板的尺寸筋和板的尺寸: 板的厚度：板的厚度：t19mm筋為球扁鋼其尺寸如右圖設(shè)置。筋為球扁鋼其尺寸如右圖設(shè)置。斜桿的面積為斜桿的面積為1362平方毫米，框架上翼板的平方毫米，框架上翼板的面積為面積為1800平方毫米。平方毫米。注：由于梁相對于板有偏移量，因此沿注：由于梁相對于板有偏移量，因此沿Z軸方軸方向的偏移量為向的偏移量為W2+t/2=2

26、30+19/2=239.5mm材料彈性模量材料彈性模量 E205800材料泊松比材料泊松比 材料屈服極限材料屈服極限 2/mmN3 . 02/235mmNyIntroduction to ANSYS 6.1 - Part 1Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Training ManualJanuary 30, 2003 Inventory #0014411-27練習(xí)練習(xí)橫框架橫框架模型的尺寸及載荷約束模型的尺寸及載荷約束Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Tra

27、ining ManualJanuary 30, 2003 Inventory #0014411-28練習(xí)練習(xí)組合成船體艙段組合成船體艙段組合模型組合模型Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Training ManualJanuary 30, 2003 Inventory #0014411-29練習(xí)練習(xí)組合成船體艙段組合成船體艙段邊界條件：邊界條件：為了減小計(jì)算的規(guī)模，船體三維計(jì)算模型按對稱性只計(jì)算一半為了減小計(jì)算的規(guī)模，船體三維計(jì)算模型按對稱性只計(jì)算一半，故在繞縱中剖面內(nèi)的兩個(gè)坐標(biāo)軸（，故在繞縱

28、中剖面內(nèi)的兩個(gè)坐標(biāo)軸（x，z）的角位移為零，同）的角位移為零，同時(shí)縱中剖面內(nèi)節(jié)點(diǎn)的橫向位移（時(shí)縱中剖面內(nèi)節(jié)點(diǎn)的橫向位移（y向）為零。向）為零。模型端面的對稱邊界條件為垂直于端面方向（模型端面的對稱邊界條件為垂直于端面方向（x向）的線位移向）的線位移為零，繞端面內(nèi)兩坐標(biāo)軸（為零，繞端面內(nèi)兩坐標(biāo)軸（y，z）的角位移為零。在）的角位移為零。在X0的的橫框架上所有的節(jié)點(diǎn)約束橫框架上所有的節(jié)點(diǎn)約束UX,ROTY,ROTZ,在在X12*2489的橫的橫框架上所有的節(jié)點(diǎn)約束框架上所有的節(jié)點(diǎn)約束ROTY,ROTZ為了消除剛性位移，取在艙壁與舷側(cè)交線頂點(diǎn)的垂向位移為零為了消除剛性位移，取在艙壁與舷側(cè)交線頂點(diǎn)的垂

29、向位移為零。 Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Introduction to ANSYS 6.1 - Part 1Training ManualJanuary 30, 2003 Inventory #0014411-30練習(xí)練習(xí)組合成船體艙段組合成船體艙段載荷：載荷：該船空載時(shí)吃水該船空載時(shí)吃水5.45m，因此底板上所受的均布?jí)毫?，因此底板上所受的均布?jí)毫0.0545 。根據(jù)實(shí)際裝載沉箱情況在甲板上加載根據(jù)實(shí)際裝載沉箱情況在甲板上加載P0.07627 的均的均布?jí)毫Α２級(jí)毫?。對由于重力和浮力之間的不平衡力對由于重力和浮力之間的不平衡力(甲板和底板加的載荷不平甲板和底板加的載荷不平衡衡)的處理，采取在交線的其余節(jié)點(diǎn)上加上垂向力的處理，采取在交線的其余節(jié)點(diǎn)上加上垂向力F，以減小支，以減小支點(diǎn)處的應(yīng)力集中。垂向力點(diǎn)處的應(yīng)力集中。垂向力F=(D