Расчет прочности ледовых подкреплений танкера категории Аrc 4

О проекте

  • Расчет прочности ледовых подкреплений танкера категории Аrc 4
  • АО «ЦНИИМФ»
  • ПрочностьСудостроение
  • 2016 год

Расчет прочности ледовых подкреплений танкера категории Аrc 4

Центральный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт морского флота (ЦНИИМФ), созданный в 1929 году, является головной научной организацией Российской Федерации в области морского транспорта, занимающейся практически всеми проблемами отрасли: проектированием судов, развитием технологий перевозки и перегрузки, технико-экономическими исследованиями в области морского флота, и др.

По заказу АО «ЦНИИМФ» компания «МЦД» выполнила проект по расчету прочности ледовых подкреплений танкера категории Аrc 4.

Целью исследования была проверка прочности конструкций носовой оконечности, зоны крепления винто-рулевой колонки и кормовой оконечности под действием ледовой нагрузки танкера класса Arc 4 с использованием метода конечных элементов (МКЭ). Все необходимые данные, включающие чертежи и геометрические модели отдельных узлов конструкций, а также описание расчетных случаев были переданы заказчиком. Работа выполнялась с помощью программного комплекса Ansys Structural.

Все расчеты выполнялись в предположении о билинейном поведении материала с использованием двухшаговой нагрузочной процедуры: на первом шаге нагрузка прикладывалась, на втором шаге нагрузка снималась. Наибольший интерес представляли распределения напряжений и распределение остаточных перемещений после снятия нагрузки.

Расчет креплений винто-рулевой колонки (ВРК) к корпусу.

Для создания всех расчетных моделей и дальнейших расчетов и анализа результатов с целью определения наиболее опасных областей, был выполнен импорт полученных от заказчика моделей в интегрированyю среду Ansys Workbench. Все элементы корпуса судна представлены оболочечными телами.

В расчете в качестве материала наружной обшивки, продольного и поперечного наборов и всех прочих элементов корпуса судна применяется сталь.

Расчетные режимы эксплуатации винто-рулевой колонки и величины нагрузок определены согласно данным, переданным Заказчиком.

Были рассмотрены три расчетных случая. Во всех них испытываемые ВРК нагрузки, пересчитывались и прилагались на поверхность, являющуюся местом ее установки. Специалистами «МЦД» были рассчитаны напряжения в разных элементах конструкции, а также проведена оценка на предмет превышения/ не превышения предела текучести материала, соответствующего каждому элементу. Также было выявлено то, чем обусловлено то или иное превышение напряжений и их локализация.

Расчетный случай №1. Напряжения
Рисунок 1. Расчетный случай №1. Напряжения

Расчет прочности кормовой оконечности (скега).

Геометрия модели кормовой оконечности была представлена 138 телами, из которых оболочечных тел — 137 и 1 твердое тело. Все элементы корпуса судна, кроме кормовой отливки, представлены оболочечными телами. Конечно-элементная сетка насчитывала 203571 элементов.

В соответствии с 4 расчетными случаями специалисты «МЦД» рассчитали нагружение элементов кормовой оконечности судна и определили локализацию областей нагружения. Также была проведена оценка на предмет превышения/ не превышения предела текучести материала, соответствующего каждому элементу, и рассчитаны значения остаточных перемещений различных элементов.

Расчетный случай №1.Обшивка. Напряжения. Левый борт
Рисунок 2. Расчетный случай №1.Обшивка. Напряжения. Левый борт

Расчет прочности ледовых подкреплений бульбообразной носовой оконечности.

По требованию заказчика построение модели выполнялось без учета симметрии, что было обусловлено несимметричностью нагрузки, а также необходимостью выполнять различные расчеты для разных видов нагружения на одной и той же конечно-элементной модели.

Геометрия модели представлена 821 телом, из которых оболочечных тел – 820 и 1 твердое тело. Все элементы корпуса судна, кроме носовой отливки, представлены оболочечными телами.

Геометрия модели
Рисунок 3. Геометрия модели

В расчете в качестве материала наружной обшивки, продольного и поперечного наборов и всех прочих элементов корпуса судна применялась сталь D36.

Расчетные режимы эксплуатации и величины ледовых нагрузок определены согласно данным, переданным заказчиком. Для всех видов нагрузок полагалось, что граница, по которой проходит разрез геометрической модели, жестко закреплена – перемещения по всем степеням свободы равны нулю. Такое приближение справедливо в соответствии с принципом Сен-Венана, в случае достаточного удаления места приложения ледовых нагрузок от места закрепления.

Были рассмотрены 12 расчетных случаев. Для каждого расчетного случая были определены: величина давления нагружения, область нагружения, а также высота ледовой нагрузки. Определен предел текучести материала, соответствующего конкретным элементам носовой оконечности, а также рассчитаны значения остаточных перемещений.

Таким образом, в рамках данного проекта согласно данным, полученным от заказчика, специалистами компании «МЦД» были выполнены численные расчеты местной прочности танкера класса Arc 4 для бульбообразной носовой оконечности, зоны крепления ВРК и кормовой оконечности под действием ледовой нагрузки.

Во всех расчетах принята нелинейная модель материала с линейным упрочнением. Расчеты велись в квазистатической постановке с использованием двух шагов: на первом шаге прикладывалась расчетная нагрузка, на втором шаге нагрузка снималась. В качестве результата расчета были определены распределение максимальных напряжений и величины остаточных перемещений после снятия нагрузки.

Есть подобная задача? Звони!

Позвоните нам

+7 (495) 644-06-08

Напишите нам

info@digitaltwin.ru

Часы работы

Пн-Пт 9:00 – 18:00

Другие проекты

Отправить сообщение

    Свяжитесь с нами

    Позвоните нам

    +7 (495) 644-06-08

    Напишите нам

    info@digitaltwin.ru

    Часы работы

    Пн-Пт 9:00 – 18:00