66m浮箱式坞门结构设计毕业论文

2020-02-18 00:24:06

摘要

我国海岸线达1.8万千米，水路交通条件卓越，随着“一带一路”的发展，全世界对船、港的需求缺口日渐加大，在供给侧造船人才、结构人才严重不足。在国内外对浮箱式坞门的研究中，大部分采用，进行浮箱式坞门结构设计。对大型预制构件的需求，让“工厂法”更为普及，船坞建造工艺随着工程上对船坞尺寸的要求而越来越高，坞门设计制造工艺改良势在必行。

本文主要根据船舶坞门设计规范，对66m浮箱式坞门的结构设计过程及其有限元分析技术进行了讨论，主要对其结构设计、强度计算、图纸绘制、有限元分析进行了研究。该研究结果有助于了解浮箱式坞门的结构特性，具有一定的工程应用价值。

研究结果表明，所设计的66m浮箱式坞门的结构布置和拟定的截面尺寸是合理的。坞门的强度和刚度符合设计要求，在静水压力作用下坞门是安全可靠的。

关键词：有限元浮箱式坞门结构设计

Abstract

China's coastline reaches 18,000 kilometers with the excellent waterway traffic conditions. With the development of the “Belt and Road”, the world's demand for ships and ports is increasing, and there are serious shortages of talents on shipbuilding and structural on the supply side. In the research of floating pontoon dock doors at home and abroad, most designers are using the traditional method plus FEM analysis. The demand for large prefabricated components makes the “factory method” more popular. The construction process of the dock is getting higher and higher with the requirements of the size of the dock in the project. It is imperative to improve the design and manufacturing process of the dock door.

This paper mainly discusses the design and analysis of the 66m floating pontoon dock gate according to the structural design process and finite element analysis technology, and mainly discusses its structural design, strength calculation and finite element analysis. The research results are helpful to understand the structural characteristics of the floating pontoon dock gate and have certain engineering application value.

The research results show that the structural arrangement and the proposed cross-sectional dimensions of the designed 66m pontoon dock door are reasonable. The strength and rigidity of the dock gate meet the design requirements, and the dock gate is safe and reliable under hydrostatic pressure.

Key Words：Finite element method; floating pontoon; dock gate; structure design

第1章绪论 1

1.1本课题来源及意义 1

1.2浮箱式坞门研究现状 1

1.3主要研究内容 2

第2章坞门设计 3

2.1坞门总布置设计 3

2.1.1基本尺寸的确定 3

2.1.2坞门重量 3

2.1.3坞门轻载吃水 3

2.1.4坞门的分层和分舱 4

2.1.5坞门总布置尺度 5

2.2钢材的选用 5

2.3骨材的设计 6

2.3.1甲板骨架 6

2.3.2底板骨架 10

2.3.3舷侧骨架 11

2.3.4水密舱壁板骨架 14

2.3.5中纵舱壁板骨架 16

2.4支柱的设计 16

2.4.1泵舱甲板支柱 16

2.4.2底板支柱 17

2.5板材的设计 18

2.5.1底板 18

2.5.2舷侧板 18

2.5.3主甲板 19

2.5.4开孔平台板 20

2.5.5泵舱甲板 20

2.5.6压载舱甲板 20

2.5.7水密舱壁板 20

第3章结构强度计算校核（容许应力法） 21

3.1结构材料 21

3.2坞门板格校核标准 21

3.2.1整体弯曲应力 22

3.3坞门受弯构件校核标准 22

3.4坞门水压力 23

3.4.1坞门所受最大静水压 23

3.4.2各不同位置载荷 23

3.5坞门强度校核 24

3.5.1控制间平台以上区域 24

3.5.2其他区格统表 28

第4章坞门有限元强度校核 29

4.1概述 29

4.2结构模型 29

4.2.1坐标系设置 29

4.2.2单元划分 29

4.2.3网格尺寸 29

4.2.4材料参数 29

4.2.5单元属性 29

4.2.6模型分组 30

4.2.7边界条件 32

4.2.8计算工况 33

4.2.9载荷设置 34

4.3强度评估 37

4.3.1一般要求 37

4.3.2应力校核 37

4.3.3位移计算 38

第5章总结与展望 39

5.1全文总结 39

5.2展望 39

参考文献 40

致谢 41

绪论

1.1本课题来源及意义

我国的海岸线长,、高质量方向蓬勃发展,船舶浮箱式坞,极为重要的一环。，坞门的宽度也需随之增大，。^[^[1]]

此外，沉管、，。在大型沉管、，。这就对坞门的制造提出：,用以达成干地作业的条件，其坞门承受的，易于解决；而目前工艺中的“工厂法”，，坞门承受的是梯形分。坞门设计制造工艺改良势在必行。

本科学生知识的深度与广度具有阶段局限性，好高骛远钻研高精尖技术欠缺现实意义。从简单的结构开始，按难度梯度逐步尝试设计可为后续研究打好基础。本人将充分运用本科期间的所学知识，。采用FEM方法，建模模拟，对设计的浮箱式坞门进行直接计算分析，使其满足结构强度要求。该研究结果有助于了解浮箱式坞门的结构特性，具有一定的工程应用价值。

1.2浮箱式坞门研究现状

目前，尺度、

在此情况下，有限元。如大连中远船坞工程公司以有限元方法作为辅，经过检验，坞门结构符合设计要求。

河海大学机电工程学院的胡友安、张晴、黄丹丹应用ANSYS软件对所设计的坞门进行有限元仿真计算，依据。经过检验，该坞门在校核工况下符合要求。[^[2]]

印度尼西亚的Oktoberty 团队运用Maxsurf and Hydromax进行计算，也确认了将建船坞的稳定性。[^[3]]

在港珠澳大桥、坞门和外海的隔离，中交四航局第凝土组合式浮坞门，以。[^[4]]

在该项目中，除运计算，还基于首次提出的将橡，，采用了ANSYS，验证了结构尺寸和装置布置的合理性。 [^[5]]

除组合式坞门外，。但其局部结构富余量大、重量大，不适于经济要求。南通中远重工有限公司研究了倒T型坞门以解决此种问题，经过计算验证对比，在相同荷载工况下，所设计的倒T 26%，在过程成本控制、。该公司的刘会议和黄府运用。[^[6]]

港珠澳大桥工程中，沉管隧道预制场的坞门，是当时国内最大的混凝土沉箱结构之一，达59m×25.2m×29.1m。[^[7]]中交第四航务工程局有限公司采用了独特的施工工艺，重点控制沉管、多次起浮和多次启闭等多种功能要求。 [^[8]]

船厂是一个复杂的系统，除力学结构要求外，由于其主要建筑在海边等腐蚀性日益增强的位置，整个船坞受到特殊恶劣的环境条件的影响。设计过程中，除有限元方法外，Regional Maritime University研究设计了一种混凝土加固的“重力减轻船坞”。采用了新的故障树贝叶斯网络映射算法对船坞建设过程中的风险进行了详细的定量分析。[^[9]]

在浮箱。这种方式复杂且繁琐，出错率高，，也自然无法缩短项目的设计周期。，以参数化设计的方法，采用VB语言编写了，并对该软件与SolidWorks，。[^[10]]