1500t起重船A形吊臂结构强度有限元分析
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轴沿 型深 向上 为 正方 向 。
堕 写 竺
桁 架 结构
一 — 辅
翻
壁 生
箱 型 结构
＿ 一
— — ’｜ 异 苴 ～
兰 兰 骂
圈
Ｉ
Ｈ
’ 一
…
图１ Ａ 形 吊臂 结 构 简 图
图 ２ 整 体 有 限 元 模 型
Ａ形 吊臂 主要 参数 如下 。
化 吊臂 头部模 型 。
２ ． ５ 计 算 工况及 载荷 组合
根据《 规范》 ３ ． ２ ． １ ４的要求 ， 选择如下几种工
况进行 计算 。 工况 １ 。起 重 机 工 作 于 无 风 状 态 ， 应 考 虑 的
载荷 如下 。 １ ） 自重 载荷 。
梁 单元 。模 拟 甲板 、 纵 舱壁 上 的纵 骨 ， 横 舱壁
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ８—１ ６
修 回 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ９— ０ ３
２ ． ２ 单 元类 型及模 型 规模
模 型 中采 用 了 以下 几种 单元 。
板单元。模拟人字架及与其连接的主船体结 构中的甲板板 ， 纵横舱壁板 ， 甲板纵桁 、 舱壁桁材、
强横 梁等 强构 件 的腹板 ， 吊臂底 部 、 头部 的箱 型结 构； 为 了反 映 吊臂 头部 真 实应力 状态 ， 将 主 弦管与
２ ９
第一作者简介 ： 陈南 华（ １ ９ ８ ２一 ） ， 男， 硕士 ， 工程师
研究方 向： 船舶 结构设 计
Ｅ－ ｍａ ｉ ｌ ： ｃ ｈ ｅ ｎ ｎ ｈ ３ ０ ０ ３ ＠ｑ ｑ ． ｔ ｏ ｍ
第 ６期
Baidu Nhomakorabea
船
海
工
程
第４ ２卷
吊臂头 部连 接处 部 分 采 用板 单 元 模 拟 ， 并 相 应 细
方 向延伸 至左 右 舷 纵 舱 壁 ， 型 深 方 向包 括 内底 以
１ Ａ形 吊臂 概 况
本起 重 船 Ａ形 吊臂 主要 由三部 分 组成 ： 吊臂 底部 为箱 型板 架结 构 、 吊臂 中部 为桁 架结 构 、 吊臂 头部 为箱 型板 架结 构 ， 见图 １ 。
箱 型 结构
上部 分 。总体 坐 标 系 取 右 手 直 角 坐标 系 ， 原 点 取 在船 纵 中剖 面 内艉 垂 线 和 基 线 相 交 处 ， 轴 沿 船 长 向艏 为正 方 向 ， Ｙ轴 沿 船 宽 向左 舷 为 正 方 向 ，
型的建立过程及载荷工况 的选取 ， 并对计算结果进行 了分析 。
关键词 ： 起重 船 ； 吊臂结构强度 ； 有限元分析 中图分类号 ： Ｕ ６ ７ ４ ． ３ ５ 文献标 志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ １ － ７ ９ ５ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ － ０ ０ ２ ９ － ０ ４
第４ ２卷
第 ６期
船 海 工 程
Ｓ ＨＩ Ｐ ＆ ０Ｃ Ｅ ＡＮ ＥＮ ＧＩ ＮＥ ＥＲＩ ＮＧ
Ｖｏ １ ． ４ ２ Ｎｏ ． ６
Ｄｅ ｃ． ２０１ ３
２ ０ １ ３年 １ ２月
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ３ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ １ － ７ ９ ５ ３ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ６ ． ０ ０ ７
上的扶强材 ， 各种强构件的面板 ， 吊臂中部的桁架
结 构等 。
杆 单元 。模 拟变 幅钢 丝绳 。
多 点 约束 （ ＭＰ Ｃ ） 单 元 。模 型 中 滑 轮 轴 的轴 销 与 吊臂 的连接 、 主 弦管 梁 单 元 与 细化 板 单 元 的
过 渡采 用 ＭＰ Ｃ单元进 行模 拟 。
近几 十年 来起 重船 发 展 迅 猛 ， 其 起 吊载 荷 不 断加 大 ， 作 业 能力不 断增 强 ， 作业 区域从 沿 海 向近
海及远海发 展 ， 主 要 用 于海 上 吊装 、 废 旧平 台 拆
吊臂 总长
主钩起 吊能力 主钩起 升 高度
主钩 间距
卸、 铺 设海 底油 气管 、 大 型水上 工 程 吊装 等 。吊臂
１ ５ ０ ０ ｔ 起 重 船 Ａ形 吊臂 结 构 强 度 有 限元 分 析
陈 南华 。 李 艳 贞
（ 广 州船舶及 海洋工程设 计研 究院 ， 广州 ５ １ ０ ２ ５ ０ ） 摘 要： 利用 ＭＳ Ｃ ．Ｐ ａ ｔ ｒ ａ ｎ ／ Ｎ ａ ｓ ｔ ｒ ａ ｎ对某 １ ５ ０ ０ ｔ 起重 船 Ａ形 吊臂结构强度进行有 限元分析 ， 介绍 了计算模
进行 有 限元 分析 ， 有 限元 分 析 采 用 大 型 通用 有 限 元 软件 ＭＳ Ｃ ．Ｐ ａ ｔ ｒ ａ ｎ ／ Ｎ ａ ｓ ｔ ｒ ａ ｎ 进行。
根 据圣 维南 原 理 ， 为 了尽 量 减少 边 界 条 件 对 计算 结 果 的影 响 ， 对模 型 范 围进 行适 当扩 充 ， 模型
２ ） （ 起升载荷 ＋ 船舶倾斜（ 横倾与纵倾 ） 所产
生 的起 升 载荷水 平分 力 ）×起 升系数 。
副钩 间距
２ 有 限元 模 型
２ ． １ 模 型 的建 立
本 文主 要根 据 中 国船 级社 《 船 舶 与 海 上设 施
起重设备规范 （ ２ ０ ０ ７ ） 》 （ 以下简称《 规范》 ） 的 有 关要 求 ， 对某 １ ５ ０ ０ ｔ 起 重 船 Ａ形 吊臂 结构 强度
范 围 主要 包 括整 个 吊臂 、 位 于船 艉 部 的 人 字架 及
～ ， 一 ２ ７ ５ 舢 ２ ８ ５
与其 连 接 的主船 体 结 构 、 吊臂 与 人 字 架 之 间 的变 幅钢 丝绳 ， 见图 ２ 。其 中主船 体 结 构 的 范 围为 ： 船 长方 向延 伸 至人 字 架 所 在 位 置前 后 横 舱 壁 ， 船 宽
结构作为起重船上 的关键设备 ， 在使用过程 中除
了要 承受 自重 载荷 和起 升 荷 载 外 ， 还 要 考 虑 船舶 倾斜 、 船舶 运动所 产 生 的力和 风 的作用 力 ， 为此有 必 要对 吊臂 结构 在各 种 载荷组 合下 的结 构 强度进
行 分析 。
副钩起 吊能力
副钩起 升 高度
堕 写 竺
桁 架 结构
一 — 辅
翻
壁 生
箱 型 结构
＿ 一
— — ’｜ 异 苴 ～
兰 兰 骂
圈
Ｉ
Ｈ
’ 一
…
图１ Ａ 形 吊臂 结 构 简 图
图 ２ 整 体 有 限 元 模 型
Ａ形 吊臂 主要 参数 如下 。
化 吊臂 头部模 型 。
２ ． ５ 计 算 工况及 载荷 组合
根据《 规范》 ３ ． ２ ． １ ４的要求 ， 选择如下几种工
况进行 计算 。 工况 １ 。起 重 机 工 作 于 无 风 状 态 ， 应 考 虑 的
载荷 如下 。 １ ） 自重 载荷 。
梁 单元 。模 拟 甲板 、 纵 舱壁 上 的纵 骨 ， 横 舱壁
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ８—１ ６
修 回 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ９— ０ ３
２ ． ２ 单 元类 型及模 型 规模
模 型 中采 用 了 以下 几种 单元 。
板单元。模拟人字架及与其连接的主船体结 构中的甲板板 ， 纵横舱壁板 ， 甲板纵桁 、 舱壁桁材、
强横 梁等 强构 件 的腹板 ， 吊臂底 部 、 头部 的箱 型结 构； 为 了反 映 吊臂 头部 真 实应力 状态 ， 将 主 弦管与
２ ９
第一作者简介 ： 陈南 华（ １ ９ ８ ２一 ） ， 男， 硕士 ， 工程师
研究方 向： 船舶 结构设 计
Ｅ－ ｍａ ｉ ｌ ： ｃ ｈ ｅ ｎ ｎ ｈ ３ ０ ０ ３ ＠ｑ ｑ ． ｔ ｏ ｍ
第 ６期
Baidu Nhomakorabea
船
海
工
程
第４ ２卷
吊臂头 部连 接处 部 分 采 用板 单 元 模 拟 ， 并 相 应 细
方 向延伸 至左 右 舷 纵 舱 壁 ， 型 深 方 向包 括 内底 以
１ Ａ形 吊臂 概 况
本起 重 船 Ａ形 吊臂 主要 由三部 分 组成 ： 吊臂 底部 为箱 型板 架结 构 、 吊臂 中部 为桁 架结 构 、 吊臂 头部 为箱 型板 架结 构 ， 见图 １ 。
箱 型 结构
上部 分 。总体 坐 标 系 取 右 手 直 角 坐标 系 ， 原 点 取 在船 纵 中剖 面 内艉 垂 线 和 基 线 相 交 处 ， 轴 沿 船 长 向艏 为正 方 向 ， Ｙ轴 沿 船 宽 向左 舷 为 正 方 向 ，
型的建立过程及载荷工况 的选取 ， 并对计算结果进行 了分析 。
关键词 ： 起重 船 ； 吊臂结构强度 ； 有限元分析 中图分类号 ： Ｕ ６ ７ ４ ． ３ ５ 文献标 志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ １ － ７ ９ ５ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ － ０ ０ ２ ９ － ０ ４
第４ ２卷
第 ６期
船 海 工 程
Ｓ ＨＩ Ｐ ＆ ０Ｃ Ｅ ＡＮ ＥＮ ＧＩ ＮＥ ＥＲＩ ＮＧ
Ｖｏ １ ． ４ ２ Ｎｏ ． ６
Ｄｅ ｃ． ２０１ ３
２ ０ １ ３年 １ ２月
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ３ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ １ － ７ ９ ５ ３ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ６ ． ０ ０ ７
上的扶强材 ， 各种强构件的面板 ， 吊臂中部的桁架
结 构等 。
杆 单元 。模 拟变 幅钢 丝绳 。
多 点 约束 （ ＭＰ Ｃ ） 单 元 。模 型 中 滑 轮 轴 的轴 销 与 吊臂 的连接 、 主 弦管 梁 单 元 与 细化 板 单 元 的
过 渡采 用 ＭＰ Ｃ单元进 行模 拟 。
近几 十年 来起 重船 发 展 迅 猛 ， 其 起 吊载 荷 不 断加 大 ， 作 业 能力不 断增 强 ， 作业 区域从 沿 海 向近
海及远海发 展 ， 主 要 用 于海 上 吊装 、 废 旧平 台 拆
吊臂 总长
主钩起 吊能力 主钩起 升 高度
主钩 间距
卸、 铺 设海 底油 气管 、 大 型水上 工 程 吊装 等 。吊臂
１ ５ ０ ０ ｔ 起 重 船 Ａ形 吊臂 结 构 强 度 有 限元 分 析
陈 南华 。 李 艳 贞
（ 广 州船舶及 海洋工程设 计研 究院 ， 广州 ５ １ ０ ２ ５ ０ ） 摘 要： 利用 ＭＳ Ｃ ．Ｐ ａ ｔ ｒ ａ ｎ ／ Ｎ ａ ｓ ｔ ｒ ａ ｎ对某 １ ５ ０ ０ ｔ 起重 船 Ａ形 吊臂结构强度进行有 限元分析 ， 介绍 了计算模
进行 有 限元 分析 ， 有 限元 分 析 采 用 大 型 通用 有 限 元 软件 ＭＳ Ｃ ．Ｐ ａ ｔ ｒ ａ ｎ ／ Ｎ ａ ｓ ｔ ｒ ａ ｎ 进行。
根 据圣 维南 原 理 ， 为 了尽 量 减少 边 界 条 件 对 计算 结 果 的影 响 ， 对模 型 范 围进 行适 当扩 充 ， 模型
２ ） （ 起升载荷 ＋ 船舶倾斜（ 横倾与纵倾 ） 所产
生 的起 升 载荷水 平分 力 ）×起 升系数 。
副钩 间距
２ 有 限元 模 型
２ ． １ 模 型 的建 立
本 文主 要根 据 中 国船 级社 《 船 舶 与 海 上设 施
起重设备规范 （ ２ ０ ０ ７ ） 》 （ 以下简称《 规范》 ） 的 有 关要 求 ， 对某 １ ５ ０ ０ ｔ 起 重 船 Ａ形 吊臂 结构 强度
范 围 主要 包 括整 个 吊臂 、 位 于船 艉 部 的 人 字架 及
～ ， 一 ２ ７ ５ 舢 ２ ８ ５
与其 连 接 的主船 体 结 构 、 吊臂 与 人 字 架 之 间 的变 幅钢 丝绳 ， 见图 ２ 。其 中主船 体 结 构 的 范 围为 ： 船 长方 向延 伸 至人 字 架 所 在 位 置前 后 横 舱 壁 ， 船 宽
结构作为起重船上 的关键设备 ， 在使用过程 中除
了要 承受 自重 载荷 和起 升 荷 载 外 ， 还 要 考 虑 船舶 倾斜 、 船舶 运动所 产 生 的力和 风 的作用 力 ， 为此有 必 要对 吊臂 结构 在各 种 载荷组 合下 的结 构 强度进
行 分析 。
副钩起 吊能力
副钩起 升 高度