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导管架浮筒海上浮运的强度分析

发布于:2016-05-04 21:08
强度分析

      导管架结构在陆上建造完毕后,必须要通过海上进行运输,送至井场进行定位和安装,才能投入使用。在大多数情况下,导管架一般是采用驳船运输,对一些中小型导管架也可采用浮筒浮运的方式。在运输过程中,由于受到波浪力和惯性力等载荷的作用,导管架构件,尤其是捆扎构件将会产生很高的应力,因此必须对导管架的结构进行强度分析,用以确保运输的安全。
      本研究用准静力计算法对某平台导管架的起浮、浮简浮运及就位三种状态进行了总强度分析。该导管架共有三层,最大尺度:长X宽X高=45X31X30(米),其重量为110吨,吃水了8米时的弃力为493吨,为弥补起浮,就位时起吊能力的不足以及浮运时导管架自身浮力的不足,导管架系以2至6个最大浮力为500吨的浮筒,如图所示。着重介绍准静力计算法的原理、结沟力学模型的处理和工况远择等问题,以洪进行小型导管架浮运总强度分析时参考。
      准静力法假走导管架浮运时,在海上运动的某一瞬间为平衡状态,此时波浪力和浮力变化所引起的不平衡力由导管架运动加速度产生的惯性力平衡。在求出作用在结构上的载荷之后,通过空间刚架的有限元分析,算出导管架各梁单元端点处的内力的强度衡准进行几种应力的强度校核和整体稳定性校核,剪应力校孩。
      为计算各构件的应力,导管架理想化为一个空间刚架结构,它由具有六个自由度的梁单元组成。节点的选取,除了在各杆相交处取为节点外,还把集中力较大的作用点(如浮筒的系缚点,拖轮拖缆的系缚点)以及刚度突变点选为节点。整个结构模型共有299个节点,580个梁元。由于在进行结构内力计算时,采用波阵法求解,所以节点编号可以任意编排,不必考虑节点编号的优化问题。
      为了对导管架六个自由度上的刚体位移予以限制,将176号节点、179号节点及260号节点给予约束。导管架的结构理想化模型在计算各构件的失稳应力时,欧拉长度(K1)视钩件的实际长度和构件的端点固定情况而定,有效长度系数K参考AISC的规定选取:桩腿构件取1、0,其余构件取0、80 浮筒对桩腿的压力,拖索对桩腿的拖力以及吊索的拉力,均作为外力施加于相应的作用点上, 导管架在波浪上浮运时,导管架的波浪力,按II orison的公式进行计算,浮筒在波浪上对导管架所产生的动压力则在船模试验池中通过模型试验测定。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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