Расчет прочности бульбообразной носовой оконечности судна-газовоза

О проекте

  • Расчет прочности бульбообразной носовой оконечности судна-газовоза
  • АО «ЦНИИМФ»
  • Судостроение
  • 2016 год

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.

Геометрия модели
Рисунок 1. Геометрия модели

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. Случай 1. Напряжения в обшивке
Рисунок 2. Результаты. Случай 1. Напряжения в обшивке

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!

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