某船過渡井架強度分析

江 帆 郭明慧 劉慧宇

（九江職業技術學院，江西 九江332000）

1 概述

該船過渡井架位于圍井內，直徑6400mm，高度范圍為基線至基線上4000mm。本文為校核該船過渡井架結構強度和吊裝安裝強度。該過渡井架在水下使用2 次，每次3 個月，且海試過渡井架有涂層防護，在強度分析時不考慮腐蝕的影響。

2 設計載荷

過渡井架強度校核需考慮以下載荷：

設備及井架重量；船舶運動加速度；水下設備反力。

2.1 設備及井架重量

井架自身重量由SACS 軟件自動計算。考慮模擬模型簡化部分結構重量，計算包含1.2 倍系數。

2.2 船舶運動加速度

船體運動加速度參考挪威船級社《steel vessels rules》計算，過渡井架位置處加速如表1 所示。

2.3 設備反力

作用在井蓋上的重力為81kN；

作用于右舷方向上（Y 軸）的彎矩為74kN.m；

繞重力方向（Z 軸）的扭矩為7.4kN.m。

2.4 載荷組合

計算考慮兩個工況，即極限海況工況及水下設備實驗工況。SACS 軟件中基礎載荷見表2，組合工況見表3。

表1 過渡沉井處船體加速度

表2 基礎工況

表3 組合工況

3 分析方法

3.1 計算模型

過渡沉井結構強度利用SACS 軟件，支撐槽鋼及加強筋使用member 模擬，并在端部肘板連接位置釋放相關方向轉動。為考慮圍壁板對模型剛度的貢獻，使用plate 模擬圍壁板。

圖1 SACS 模型

3.2 校核標準

采用SACS 內嵌AISC 第9 版及API 第21 版WSD 方法進行規范校核。各工況接受標準采用含瞬時載荷情況下接受標準，即AMOD 為1.33。

圖2 SACS 模型輸出結果

圖3 吊裝分析簡化模型

4 分析結果

SACS 校核結果：

計算結果如圖2 所示，各構件在所有工況下的最大利用率為0.54。各構件結構強度滿足設計要求。最大位移為6mm。

5 吊裝安裝強度校核

吊裝安裝時過渡沉井結構強度校核采用Abaqus 軟件進行。計算模型如圖3 所示。

吊裝時考慮設備重量81kN 及結構自身重量。結構自身重量通過施加加速度由軟件自動計算。為考慮其它未建重量，加速度實際施加為1.2g。邊界條件選取上方與吊機連接4 點處約束x、y、z 三個方向運動。如圖4 所示。

圖4 吊裝分析模型邊界及載荷施加

計算得最大等效應力為46.94MPa，考慮動態系數1.5，許用應力應為0.66*235/1.5=103MPa，過渡沉井結構強度滿足。

6 結論

通過以上分析可以得出過渡井架結構滿足海試各海況要求及吊裝安裝強度的要求，可以在海試作業中安全作業。