О проекте
- Расчет прочности бульбообразной носовой оконечности судна-газовоза
- АО «ЦНИИМФ»
- Судостроение
Расчет прочности бульбообразной носовой оконечности судна-газовоза
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 бульбообразной носовой оконечности судна-газовоза.
Целью данной работы была проверка прочности конструкций носовой оконечности танкера-газовоза с использованием метода конечных элементов (МКЭ) при построечных размерах. Для решения этой задачи, согласно Техническому заданию, было необходимо выполнить численный расчет напряженно-деформированного состояния носовой оконечности судна под действием нагрузок, предоставленных заказчиком. В качестве внешних нагрузок принимались ледовые нагрузки, переданные заказчиком.
Работа выполнялась путем сравнения характеристик прочности корпуса выбранного судна, полученных при расчете МКЭ в программном комплексе ANSYS Structural, с допускаемыми напряжениями. По заданию заказчика допускаемые напряжения принимались равными пределу текучести материала.
Все расчеты выполнялись в предположении о линейном поведении материала. Прочность конструкции считалась обеспеченной в том случае, если в результате расчета в данной постановке напряжения ни в одной точке не превышали предела текучести.
В качестве материала наружной обшивки и основных балок набора в районе ледового пояса судна применяется сталь.
В соответствии с полученными данными наиболее опасный сценарий нагружения корпуса по величине локального давления на элемент корпуса и по высоте зоны контакта – взаимодействие прямостенным бортом с торосом.
В работе исследовалось три расчетных случая, отличающиеся местом приложения нагрузки и ее величиной.
В соответствии с представленными чертежами в интегрированной CAD-среде – Ansys DesignModeler была построена геометрическая модель носовой оконечности судна.
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.
Конечно-элементная сетка строилась из балочных и оболочечных элементов (308542 элементов). Каждый узел сетки обладает шестью степенями свободы (три трансляционные и три поворотные), как относящиеся к балочным элементам, так и к оболочечным.
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, ввиду того, что место приложения ледовых нагрузок достаточно удалено от места закрепления.
В силу того, что на данный момент отсутствуют нормы и руководящие документы для оценки полученных эквивалентных по Мизесу напряжений, их величины сравнивались с пределом текучести материалов соответствующей конструкции. Критерием оценки проводимого численного моделирования считалось не превышение предела текучести во всех точках модели.
Результаты численного расчета напряженно-деформированного состояния корпуса судна показали, что в конструкции корпуса судна имеются элементы, не выдерживающие принятых допустимых напряжений.
Во всех трех расчетных случаях воздействия льдины на корпус судна напряжения превысили предел текучести материала, соответствующего рассматриваемым элементам – уровня допускаемых напряжений.
Учитывая, что за критерий прочности принимался предел текучести материала, без назначения коэффициентов запаса, можно сделать вывод о том, что прочность корпуса при принятых размерах заведомо не обеспечена.
Есть подобная задача? Звони!
+7 (495) 644-06-08
info@digitaltwin.ru
Пн-Пт 9:00 – 18:00
Другие проекты по теме
Отправить сообщение
Свяжитесь с нами
+7 (495) 644-06-08
info@digitaltwin.ru
Пн-Пт 9:00 – 18:00