本研究利用有限元分析軟件ANSYS對海洋平臺運輸時駁船進行了強度分析及加強方案進行了探討，ANSYS軟件主要包括3個模塊：前處理模塊、計算分析求解模塊和后處理功能模塊。前處理階段完成建模及網格劃分后，用戶在求解階段通過求解器獲得分析結果。在求解階段，用戶可以定義分析類型、分析選項和載荷數據，然后開始有限元求解。ANSYS的后處理過程緊接在前處理和求解過程之后，通過用戶界面，用戶可以很容易地獲得求解過程的分析結果并對這些結果進行運算，這些結果可能包括位移、溫度、應力、應變、速度及熱流等。輸出形式有圖形顯示和數據列表。
      基于以上基本理論的分析，我們以某組塊的運輸過程中船體強度進行分析。該油田位于渤海中部海域，距東北的渤中28-1油氣田約22km，屬于渤中油田群，水深約為20m。
      該平臺是一座集鉆修井、生產及生活為一體的12腿、12樁的綜合平臺，有2個井口區40個鉆井槽。在頂層甲板有一座可容納10人的生活模塊，其總重量約為8,879t。
      一、運輸駁船概況
      海洋石油221為無人非自航8,000t深水導管架下水駁船，其載貨能力為29,000t，長度為142m，寬度為36m，型深9.75m。
      概況如下：
      船籍：中國船級社
      建造年份：2004
      所屬港籍：天津港
      二、載荷狀況
      駁船在運輸組塊過程中，除了受到自身的重力載荷外，還受風、浪、流等外界載荷作用，船體將和上部運輸結構一起運動，產生橫搖、縱傾、升沉等6個自由度方向的運動。駁船將要承受以上外界載荷共同作用下的總作用力。作用力將通過滑靴和滑道傳遞到船體上，最終將由船體龍骨及縱橫艙壁承擔。根據SACS的計算結果，各節點支反力最大值如表所示。
      三、海洋石油221有限元模型建立
      本研究利用以上章節所述理論建立了海洋石油221船有限元模型，在進行船舶強度計算分析時，其上構件主要分為主要構件和次要構件。
      主要構件包括船體弦側外板、橫艙壁、析材等，它們對船體的整體結構起到主要作用，影響船體的整體變形和應力場分布。
      次要構件只是起到局部作用，如析材、肋板上所加的扶強材等，它們不影響結構的整體強度、變形。
      1.模型坐標系的選擇
      為了描述各構件在船體和整個結構中的位置、各計算工況下結構的變形和應力分布情況以及約束和加載條件，X正方向指向右舷，Y正方向從船底指向甲板，Z正方向沿船長方向且指向船首。
      2.單元的選取
      為了保證計算可靠，必須采用比較精確的結構分析模型，盡可能把每一個主要構件真實地描述出來。由于該船外板和艙壁均為平面結構，其中的橫、縱向構件也相應地為直線結構，根據該船體結構及受力特點，為尋求計算精度和計算量的平衡，采用ANSYS單元庫中的如下兩種單元：
      (1)板殼單元-SHELL63，它是具有抗彎曲和拉、壓能力，能承受面內和垂向載荷的彈性單元。這種單元在每個節點上有6個自由度，如圖所示。一樣每個節點存在6個自由度。
      3.有限元模型的建立
      基于上述兩種單元和船體結構的受力特點，我們用兩種方法建立了海洋石油221的局部有限元模型。
      (1)船體結構中所有所有的板材，包括甲板、首尾封板等，它們既承受橫向載荷，又承受面內載荷，用板殼單元SHELL63，其中船體中的龍骨和橫梁結構也用SHELL63單元組合而成，其上部的滑道用SHELL63單元建模，如圖所示。
      (2)由于SHELL63單元和BEAM 188單元具有相同的自由度。因此，船體結構中縱橫艙壁用SHELL63單元來模擬，船體中的龍骨和橫梁結構用BEAM 188單元組合而成。其上部的滑道用SHELL63單元建模。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
                                                                                                                                                  杭州納泰科技咨詢有限公司
                                                                          本文出自杭州納泰科技咨詢有限公司m.yw15777.cn，轉載請注明出處和相關鏈接！