甲板吊机立柱结构强度校核
摘 要摘 要半潜式平台甲板装有由利勃海尔公司制造的吊机，这里要为吊机设计一个吊机立柱以满足作业需要。根据船体结构、利勃海尔公司提供的吊机资料、操船手册、船东的要求给出吊机立柱初步设计方案。其中主要参照南通中远船务N380半潜平台设计理念，并且由中远船体研发中心提供相关数据，按照DNV相关规范的规定，使用FEMAP软件，建立吊机立柱及立柱周围船体有限元模型，明确设计工况和相关荷载，对其进行强度计算。并且按照《船舶与海上设施起重设备规范》，对吊机立柱进行屈服、屈曲、强度校核，参照FEMAP有限元分析的计算结果，判断吊机立柱是否满足使用要求，以此确定吊机立柱最终设计方案，并且详细列出吊机立柱周围船体结构相对应的结构加强方法，使其结构满足DNV相关规范要求及船东的使用要求。关键词：4.6 摘要 29目 录
第一章 绪论 1
1.1 甲板吊机立柱结构设计及强度校核 1
1.1.1 学术背景 1
1.1.2 理论与实际意义 1
1.2 国内外研究现状及存在问题 1
1.2.1 国内外研究现状 1
1.2.2 存在问题 2
1.3 主要研究内容 2
第二章 吊机及其平台 4
2.1 平台的相关资料 4
2.1.1 平台尺寸 4
2.1.2 平台轮廓及吊机在平台中的位置 4
2.2 吊机立柱资料 5
2.2.1 吊机资料 6
2.2.2 对立柱的反作用力 6
2.2.3 立柱及立柱周围的板块资料 12
2.3 吊机立柱连接详图 15
2.3.1 吊机立柱与甲板连接区域设计 15
2.3.2 吊机立柱的剖面图 17
2.3.3 T型材与甲板及球扁钢之间的肘板 18
第三章 吊机立柱强度校核方法 19
3.1 计算工况 19
3.2 坐标系 19
3.3 单位 20
3.4 材料性能 20
3.5 有限元软件介绍 20
3.5.1 FEMAP有限元软件简介 20
3.5.2 FEMAP的主要
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/> 2.3.3 T型材与甲板及球扁钢之间的肘板 18
第三章 吊机立柱强度校核方法 19
3.1 计算工况 19
3.2 坐标系 19
3.3 单位 20
3.4 材料性能 20
3.5 有限元软件介绍 20
3.5.1 FEMAP有限元软件简介 20
3.5.2 FEMAP的主要功能 21
3.6 有限元模型 23
3.7 边界条件 25
3.8 分析要点 25
3.8.1 屈服 26
3.8.2 屈曲 26
3.8.3 疲劳 26
第四章 载荷工况 28
4.1 常规荷载 28
4.2 结构重量 28
4.3 甲板荷载 28
4.4 惯性荷载 28
4.5 反作用力 28
4.6 摘要 29
4.7 荷载工况 30
第五章 吊机立柱强度校核结果 32
5.1 屈服判别 32
5.2 屈曲判别 36
5.3 疲劳判别 39
5.4 上甲板支撑横梁的强度校核 46
5.5 上甲板支撑横梁的变形检查 48
5.6 结论 48
结 语 49
致 谢 50
参 考 文 献 52 第一章 绪论
1.1 甲板吊机立柱结构设计及强度校核
1.1.1 学术背景
甲板吊机立柱结构设计及强度校核是一个综合性很强的问题,不仅有严格的设计要求，同时也很注重产品工艺性。对于毕业设计来说，是一个真正可以全面锻炼与培养一个人综合能力的题目。设计要用到空间概念、思维想象能力，而强度校核需要一定的材料力学和数学基础，这正好将理论知识和实际问题联系起来，做到学以致用。通过对整个题目的研究，能够让人更好的了解船级社规范，更好的熟悉对软件的应用，更加适应社会对人才的需求。我们这里按照中远船务“希望7号”（N380）平台之初建立过程，为平台甲板吊机设计一个立柱，并且通过软件来校核该立柱是否满足一定的强度和吊机的需要。
1.1.2 理论与实际意义
研究海工平台，是未来人类资源发展的保证。实践也一直在表明，人类对自然资源不断的需求更加给海工研究提出了越来越高的要求，促使研究不断的更新。而在科研中每取得一个进步与突破，又为新开发的平台奠定新的基础。通过对此次毕业设计题目的研究与解决，可以提高我对工作的实践能力，让我在未来的学习与工作中更加得心应手。同时也培养了我解决困难的能力，这是一个比较难的题目，需要用到很多工具，涉及很多规范，要有很大的知识储备，可以让我全方位的运用所学的知识。
实际上，对于海工装备而言，每一个结构能够安全工作是整个平台作业的保证。由此可见，甲板吊机立柱在各种工况下的校核必不可少，是保障人员安全的前提。
1.2 国内外研究现状及存在问题
1.2.1 国内外研究现状
海洋工程是当今社会研究的一大热门，尤其在陆地资源趋于枯竭的今天更为突出。而作为海上移动工厂——海洋平台已经是各大能源国所研究与开发的竞争热门。对于海工平台，我们所接触的不是很多，但其一般结构的设计与研发，我国已经做到独立自主，不过在一些高端精密的环节上，我们依然落后与欧美、日韩等经济发达国家。本次毕业设计主要是研究甲板吊机立柱，所以下面就甲板吊机相关产品的国内外信息进行简单剖析。
1.2.2 存在问题
从我所研究的资料来看，我国大多数吊机是引进国外产品，目前国内厂商还很难生产出满足需求的产品，因此在海工平台的建造上面，关于吊机，我们主要从事的立柱设计，通过吊机厂商提供的图纸及相关数据进行立柱建模。在众多起重机提供商当中，国际上比较出名的有利勃海尔，马尼托瓦克，日立住友，同比这些企业，我国同产品企业龙头，徐工要靠后一些，可见我们在这方面依然存在许多技术空白。在以技术为主导的时代里面，我国以廉价劳动力为市场的经济已经出现很大弊端。吊机立柱其实要考虑的因素很多，动载，静载，风载，以及环境因素，我们在这方面可以加快自主设计的步伐。
目前主要使用Femap、Ansys、Catia、Msc系列等，其中Ansys比较主流一点。每个软件各有优缺点，有的精于碰撞，有的适用与焊接，有的反映温度改变，根据不同分析情况要选择合适的软件。在吊机立柱这一块，有限元分析相对与大的平台主体来说还是相对容易一点，主要考虑温度，运动等几个变化环境影响，让立柱能够满足吊机的工作需求。
1.3 主要研究内容
（1）查阅图纸和相关资料、完成调研报告；
（2）了解吊机立柱的设计要求和规范的要求；
第一章 绪论 1
1.1 甲板吊机立柱结构设计及强度校核 1
1.1.1 学术背景 1
1.1.2 理论与实际意义 1
1.2 国内外研究现状及存在问题 1
1.2.1 国内外研究现状 1
1.2.2 存在问题 2
1.3 主要研究内容 2
第二章 吊机及其平台 4
2.1 平台的相关资料 4
2.1.1 平台尺寸 4
2.1.2 平台轮廓及吊机在平台中的位置 4
2.2 吊机立柱资料 5
2.2.1 吊机资料 6
2.2.2 对立柱的反作用力 6
2.2.3 立柱及立柱周围的板块资料 12
2.3 吊机立柱连接详图 15
2.3.1 吊机立柱与甲板连接区域设计 15
2.3.2 吊机立柱的剖面图 17
2.3.3 T型材与甲板及球扁钢之间的肘板 18
第三章 吊机立柱强度校核方法 19
3.1 计算工况 19
3.2 坐标系 19
3.3 单位 20
3.4 材料性能 20
3.5 有限元软件介绍 20
3.5.1 FEMAP有限元软件简介 20
3.5.2 FEMAP的主要
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
/> 2.3.3 T型材与甲板及球扁钢之间的肘板 18
第三章 吊机立柱强度校核方法 19
3.1 计算工况 19
3.2 坐标系 19
3.3 单位 20
3.4 材料性能 20
3.5 有限元软件介绍 20
3.5.1 FEMAP有限元软件简介 20
3.5.2 FEMAP的主要功能 21
3.6 有限元模型 23
3.7 边界条件 25
3.8 分析要点 25
3.8.1 屈服 26
3.8.2 屈曲 26
3.8.3 疲劳 26
第四章 载荷工况 28
4.1 常规荷载 28
4.2 结构重量 28
4.3 甲板荷载 28
4.4 惯性荷载 28
4.5 反作用力 28
4.6 摘要 29
4.7 荷载工况 30
第五章 吊机立柱强度校核结果 32
5.1 屈服判别 32
5.2 屈曲判别 36
5.3 疲劳判别 39
5.4 上甲板支撑横梁的强度校核 46
5.5 上甲板支撑横梁的变形检查 48
5.6 结论 48
结 语 49
致 谢 50
参 考 文 献 52 第一章 绪论
1.1 甲板吊机立柱结构设计及强度校核
1.1.1 学术背景
甲板吊机立柱结构设计及强度校核是一个综合性很强的问题,不仅有严格的设计要求，同时也很注重产品工艺性。对于毕业设计来说，是一个真正可以全面锻炼与培养一个人综合能力的题目。设计要用到空间概念、思维想象能力，而强度校核需要一定的材料力学和数学基础，这正好将理论知识和实际问题联系起来，做到学以致用。通过对整个题目的研究，能够让人更好的了解船级社规范，更好的熟悉对软件的应用，更加适应社会对人才的需求。我们这里按照中远船务“希望7号”（N380）平台之初建立过程，为平台甲板吊机设计一个立柱，并且通过软件来校核该立柱是否满足一定的强度和吊机的需要。
1.1.2 理论与实际意义
研究海工平台，是未来人类资源发展的保证。实践也一直在表明，人类对自然资源不断的需求更加给海工研究提出了越来越高的要求，促使研究不断的更新。而在科研中每取得一个进步与突破，又为新开发的平台奠定新的基础。通过对此次毕业设计题目的研究与解决，可以提高我对工作的实践能力，让我在未来的学习与工作中更加得心应手。同时也培养了我解决困难的能力，这是一个比较难的题目，需要用到很多工具，涉及很多规范，要有很大的知识储备，可以让我全方位的运用所学的知识。
实际上，对于海工装备而言，每一个结构能够安全工作是整个平台作业的保证。由此可见，甲板吊机立柱在各种工况下的校核必不可少，是保障人员安全的前提。
1.2 国内外研究现状及存在问题
1.2.1 国内外研究现状
海洋工程是当今社会研究的一大热门，尤其在陆地资源趋于枯竭的今天更为突出。而作为海上移动工厂——海洋平台已经是各大能源国所研究与开发的竞争热门。对于海工平台，我们所接触的不是很多，但其一般结构的设计与研发，我国已经做到独立自主，不过在一些高端精密的环节上，我们依然落后与欧美、日韩等经济发达国家。本次毕业设计主要是研究甲板吊机立柱，所以下面就甲板吊机相关产品的国内外信息进行简单剖析。
1.2.2 存在问题
从我所研究的资料来看，我国大多数吊机是引进国外产品，目前国内厂商还很难生产出满足需求的产品，因此在海工平台的建造上面，关于吊机，我们主要从事的立柱设计，通过吊机厂商提供的图纸及相关数据进行立柱建模。在众多起重机提供商当中，国际上比较出名的有利勃海尔，马尼托瓦克，日立住友，同比这些企业，我国同产品企业龙头，徐工要靠后一些，可见我们在这方面依然存在许多技术空白。在以技术为主导的时代里面，我国以廉价劳动力为市场的经济已经出现很大弊端。吊机立柱其实要考虑的因素很多，动载，静载，风载，以及环境因素，我们在这方面可以加快自主设计的步伐。
目前主要使用Femap、Ansys、Catia、Msc系列等，其中Ansys比较主流一点。每个软件各有优缺点，有的精于碰撞，有的适用与焊接，有的反映温度改变，根据不同分析情况要选择合适的软件。在吊机立柱这一块，有限元分析相对与大的平台主体来说还是相对容易一点，主要考虑温度，运动等几个变化环境影响，让立柱能够满足吊机的工作需求。
1.3 主要研究内容
（1）查阅图纸和相关资料、完成调研报告；
（2）了解吊机立柱的设计要求和规范的要求；
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