朱曄

（南通中遠(yuǎn)海運船務(wù)工程有限公司，江蘇 南通 226006）

某生活平臺總長104.5米、主甲板寬65米，配有克令吊和升降階梯等設(shè)備，配備6臺全回轉(zhuǎn)螺旋槳和世界領(lǐng)先的DP3動態(tài)定位系統(tǒng)，適合在英國北海、挪威北海惡劣海況區(qū)域工作，入級DNV船級社，滿足500人同時居住。該平臺下部是兩個浮箱，兩浮箱之間用四根支撐稈連接，形成浮箱整體。浮箱上部有四個方形支柱，每個支柱長寬都是13米，高度19.5米。上部是甲板包，甲板包上部是上層建筑，配有克令吊和升降階梯等設(shè)備。

1 吊機(jī)附近人孔布置設(shè)計

1．1 人孔布置

由人孔布置圖知道，為使得到較大的甲板使用面積，吊機(jī)布置在艉部FR0-1200肋位處，筒身從底部甲板延伸到主甲板，與底部甲板，中間甲板，主甲板連成一個整體。其中，一個人孔布置在吊機(jī)附近下甲板（LOWER DECK）甲板面，另外一個人孔布置在吊機(jī)附近的FRAM-1處，本文著重討論FRAM-1處的人孔，并給予力的分析。

1．2 人孔布置的必要性

由于甲板包的特點，很多管子、電纜布置在底部甲板與下甲板之間，為了便于人員進(jìn)出和作業(yè)，在底部甲板與下甲板之間的肋位與艙壁上布置人孔是非常必須的，而此小型吊機(jī)正好布置在FRAM-1肋位處，分析此處人孔附近的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度很有必要。

1．3 吊機(jī)詳細(xì)情況

吊機(jī)及筒身上部由廠家提供，筒身下部由船廠制造，由于吊機(jī)布置在甲板包右舷舷側(cè)外板處，為使吊機(jī)承受載荷得到有效的傳遞，在主甲板、中間甲板處在筒身內(nèi)壁增加T形環(huán)與甲板加強(qiáng)連接，同時，在底部甲板筒身截斷處增加一個半斜橢圓形封板封閉筒身，也使筒身承受載荷能有效地傳遞給下甲板，同時，在其他位置處也輔以不同的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)（肘板、T排、環(huán)板之類）見圖1。

1．4 吊機(jī)附近FRAME-1結(jié)構(gòu)

圖2為FR-1結(jié)構(gòu)圖，肋板厚度為12mm，加強(qiáng)筋為FB100×10，端部削斜，人孔大小為800×600，陰影部分為吊機(jī)結(jié)構(gòu)。

2 人孔結(jié)構(gòu)有限元分析

2．1 船體結(jié)構(gòu)建模

以向船艏的方向作為X軸正方向，以向左舷的方向作為Y軸正方向，向上的垂直方向則為Z軸正方向。以船體結(jié)構(gòu)圖和吊機(jī)詳細(xì)設(shè)計圖利用GENIE軟件建模，以便SESAM軟件分析其強(qiáng)度。

圖1

圖2

2．2 網(wǎng)格大小劃分

此處甲板、艙壁和梁腹板由板單元構(gòu)成，梁的加強(qiáng)筋和T排結(jié)構(gòu)由梁單元構(gòu)成。考慮到通過網(wǎng)格尺寸的收斂性分析，本文采用整體網(wǎng)格400x400mm進(jìn)行分析，對FR-1結(jié)構(gòu)肋板采用100×100mm進(jìn)行分析。

2．3 有限元幾何邊界約束條件

吊機(jī)的反作用力按照DNV規(guī)則《起重設(shè)備認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》計算。這種情況下有兩種載荷情況，載荷情況（起重機(jī)無風(fēng)和有風(fēng)工作)的反力如（表1）。

表1

吊機(jī)的支反力模型為地基頂部作為點荷載。選擇八個方向作為吊機(jī)載荷方向。詳細(xì)信息如圖3所示。

其支反力結(jié)果如（圖4、圖5、圖6）。

屈服檢查如（圖7、圖8）。

圖3

3 結(jié)語

圖4 全局模型：_馮米斯應(yīng)力分布圖 (單位 ： 帕 )

圖5 底部甲板 _馮米斯應(yīng)力 分布圖 (單位 ： 帕 )

圖6 Transverse web frame #-1 _ 馮米斯應(yīng)力分布圖 (單位： 帕)

圖7

圖8

根據(jù)馮米斯應(yīng)力進(jìn)行了屈服檢驗。由于該船入挪威船級社，故依據(jù)DNV規(guī)范對結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度校核。根據(jù)DNV規(guī)則“起重設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)_2-22-2011”，允許應(yīng)力可計算為保證的最小屈服應(yīng)力除以1.5，因此，允許的Von-Mises應(yīng)力為355/1.5=236.6MPa。橫向網(wǎng)架#-1人孔處的最大馮米塞斯應(yīng)力為119.72Mpa，遠(yuǎn)低于允許值，屈服強(qiáng)度滿足規(guī)范要求。屈曲結(jié)果表明，該結(jié)構(gòu)是合理的。通過以上GENIE軟件建模和SESAM軟件力的分析，滿足規(guī)范要求，證明了詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計的有效性，完全滿足要求。