自升式平台液压插销升降装置不均衡载荷计算及结构强度分析.pdf

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1、第46卷第6期船海工程Vo1．46No．62017年12月SHIP＆0CEANENGINEERINGDec．2017DOI：10．3963／j．issn．1671-7953．2017．06．029自升式平台液压插销升降装置不均衡载荷计算及结构强度分析何鹏，田崇兴，赵君龙，陈佳俊(武汉船用机械有限责任公司，武汉430084)摘要：以某型自升式平台液压插销升降装置为例，利用海工分析软件计算单桩最大水平载荷和弯矩，采用Ansys软件对液压插销升降装置的不均衡载荷进行计算，并基于不均衡载荷对升降装置的定环梁结构强度进行校核，结果满足设计和规范要求。关键词：自升式平台

2、；液压插销升降装置；不均衡载荷；Ansys中图分类号：U664．4文献标志码：A文章编号：1671-7953(2017)06-0127-04目前自升式平台的升降系统主要有液压插销向间距49．2m，桩腿横向间距40m。升降系统和齿轮齿条升降系统2种类型L】引。因2)风暴自存工况环境参数：风速51．5m／s；液压插销升降系统具有结构简单、成本低、安全可有义波高5．5m；海流表面速度2．5kn。靠等优点被广泛应用于自升式平台和风电安3)作业支持工况环境参数：风速36m／s；有装船J。对于插销升降装置，理论上所受垂向载义波高4in；海流表面速度2kn。荷是均衡的，但

3、实际上由于自升式平台长期处在该平台液压插销升降装置性能参数见表1。恶劣的海洋环境中，受到风、浪、流等环境载荷的表1液压插销升降装置性能参数kN作用引，最终导致升降装置承受不均衡载荷的作单桩额定举升能力32000Il单桩作业支持能力45000单桩风暴支持能力45000ll单桩拔桩能力28000用，特别是在风暴自存等恶劣工况下更为严重。因此，对在承受不均衡载荷的插销升降装置进行根据平台总体性能和环境参数，基于图1和以架围模建装一一一塑一性属截结构强度的校核是非常重要的。图2计算模型，利用海工软件计算出在风暴自存以某型自升式平台液压插销升降装置为例，和作业支持工况

4、下平台各桩腿固桩架上导向和下基于该平台及升降装置性能参数和总体计算模导向的水平载荷以及下导向处桩腿的弯矩。本为型，给出了该平台某一桩腿上固桩架上下导向处以受水平载荷和弯矩最大的桩腿为算例，并作为最大水平载荷以及下导向处的最大弯矩，并以此平台作为输入条件，利用有限元分析软件Ansys对升降装置的不均衡载荷进行计算，同时校核升降装置主要结构强度，仿真计算结果满足设计要求。1平台及插销升降系统性能参数图1液压插销式自升式平台总体计算模型某自升式平台为四桩腿型式。1)平台主尺度。船长85．8m，型宽40in，型囵荐瞿鹨集腱节点深7m，桩腿长度75m，桩腿节距1。5m

5、，桩腿纵／晤干I情．采用若干弹簧元收稿日期：2017—02—28儡麦葛型缥蓓磊致。修回日期：2017—05—03基金项目：工业和信息化部项目(工信部联装[2014]：一一1墨堕堕耋查：I508号)荐器篥腿节点l第一作者：何鹏(1980一)，男，硕士，工程师研究方向：平台升降结构设计图2液压插销自升式平台桩腿-升降装置-固桩架局部模型127磊何鹏，等：自升式平台液压插销升降装置不均衡载荷计算及结构强度分析船第海46工卷程升降装置不均衡载荷计算的输入。计算结果见表2。表2不同"r~-F固桩架导向处最大水平载荷和弯矩圭莹晕下导向垂向环境载工况鬻鬻／嘉／kN／kN、

6、⋯’⋯，／kN，风暴自存工况105001250014300045000212作业支持T况8200880010200045000270图5固桩架-桩腿-升降装置有限元模型2升降装置结构及载荷传递3．2边界条件及载荷通过在网格模型之间施一加约束和设置接触条液压插销升降装置机械结构通常包括动环件，模拟桩腿与定环梁、桩腿与同桩架及定环梁与梁、插销组件、提升油缸、定环梁、平衡组件等。定同桩架之间的相互作用。固桩架(围阱)由两部环梁通过平衡组件与同桩架(平台)顶部相连，平分组成，其中一部分在主甲板面以上，另一部分焊衡组件起缓冲作用，定环梁与动环梁通过提升油接在船体中。仿

7、真分析时，对于与船体焊接的部缸相连在一起，捅销组件布置在定环粱和动环梁分进行固定约束，实际fT=况中，桩腿与同桩架(围的四周。同时在同桩架的顶部和底部设置桩腿导阱)的上下导向处存在10mm的间隙，仿真分析向结构。见图3。时，考虑实际情况，将接触条件设置为采用10mm川)：柴(、r)间隙标准接触，模拟实际的工作状态，见冈6。OOr衔I什定叫、梁图3某型平台液压插销升降装置结构图6桩腿与固桩架导向处的接触条件根据液压插销升降装置结构和运动过程，其定环梁与桩腿通过插销接触，固桩架与定环载荷传递路径见图4。梁通过平衡组件进行连接。在仿真分析中，简化．：：!竺J网格模

8、型，将平衡组件用弹簧进行替换，弹簧刚度扫(、龠)50