【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及液化气船建造领域，具体涉及一种超大型液化气船的液罐移位有限元计算方法。
技术介绍
1、在液化气船建造过程中，为了实现超大型液化气船的独立液罐总段高效建造，采用自行式模块运输车(self-propelled modular transporter,spmt)将液罐整体进行移位，因此可以使液罐绝缘预留的施工放在非核心厂区，减少吊车资源的使用，以提升液罐的建造效率。超大型液化气船属于全冷式船型，又称低温舱压船，舱容普遍超过50000立方米。
2、整个液罐移位时，由于超大型液化气船的液罐重心高，且液罐多为薄板结构，模块车组受到液罐自身重力，液罐受到车组的支反力，移动过程中液罐的重心左右偏移进而导致运输过程中具有较大的倾覆风险，为了保护模块车组的车板，还需要在模块车组与液罐底部的强框结构之间放置一定数量的旋转搁墩，旋转搁墩的不同放置位置也会影响液罐的结构安全，在移位过程中可能由于旋转搁墩受力投影面积小不足以支撑整个液罐移位的重量导致旋转搁墩自身结构损坏，进而可能导致液罐底部结构及模块车组的车板断裂，造成严重的安全事故。
技术实现思路
1、为了避免液罐移位过程中液罐出现安全事故，本专利技术提供了一种超大型液化气船的液罐移位的有限元计算方法，通过sfrt(ship-right fast track，srft)软件建立液罐的有限元模型，对液罐移位进行有限元计算，分析液罐移位时的结构强度和旋转搁墩承载受力情况，并根据有限元计算结果进行调整，以避免实际移位过程中出现安全事故。
2、本专利技术的技术目的是通过以下技术方案实现的：
3、一种超大型液化气船的液罐移位有限元计算方法，该方法包括：
4、步骤1、创建液罐三维模型；
5、步骤2、通过有限元分析软件对液罐三维模型进行网格划分，形成有限元三维模型；
6、步骤3、根据液罐实际材料属性设置对应单元网格的材质属性，对重合点进行消除，对液罐内部舾装件进行简化；
7、步骤4、调整不同网格单元尺寸模型的材料密度，使得有限元三维模型的重量和重心位置接近液罐的实际重量和重心位置，偏差控制在5％范围内；
8、步骤5、对调整好的有限元三维模型进行模型诊断，对异常的点位进行修改；
9、步骤6、在有限元三维模型的液罐底部强结构处放置旋转搁墩，旋转搁墩通过gap单元进行建模，gap单元的刚度系数为其中e为旋转搁墩弹性模量，a为旋转搁墩投影受力面积，h为旋转搁墩高度；
10、步骤7、将旋转搁墩gap单元通过rigid刚性单元体分别将有限元三维模型的液罐和模块车组的有限元模型进行节点耦合；
11、步骤8、模块车组之间通过总线信号进行通讯，实现模块车组之间的协调同步，通过高度传感器实现整车整升整降；
12、步骤9、对模块车组的布置位置进行液罐的倾覆性分析，判断液罐是否具有倾覆风险；
13、步骤10、对旋转搁墩进行受力分析，计算旋转搁墩的最大剪力和负弯矩；
14、步骤11、若液罐不具有倾覆风险，旋转搁墩的最大剪力和负弯矩小于模块车组的车板的许用剪力和许用负弯矩，则约束gap单元上下节点在竖直方向的自由度以及模块车组底部的全部自由度，重力加速度设置比例因子1.2，在模块车板的旋转搁墩顶升区域通过面载荷形式施加反力；
15、若旋转搁墩承载力超出自身安全范围发生断裂或液罐应力和应变超出设定安全阈值，执行步骤6重新调整旋转搁墩的尺寸大小、数量及投影受力面积，直至旋转搁墩承载力符合自身安全范围。
16、进一步地，在步骤2中，进行网格划分时，网格单元尺寸按照肋骨间距×纵骨间距进行划分。
17、进一步地，在步骤9中，对模块车组的布置位置进行液罐的倾覆性分析时，分别计算液罐在模块车组上移位时的风载荷力、制动力、动载荷力、坡道受力和离心力，计算风载荷力、制动力、动载荷力、坡道受力和离心力的合外力，根据合外力和液罐本身重量计算移位整体所受的倾覆力矩和抗倾覆力矩，若倾覆力矩大于抗倾覆力矩则具有倾覆风险。
18、进一步地，计算风载荷力、制动力、动载荷力、坡道受力计算时，分别进行液罐在相互垂直的x方向和y方向两个水平方向上的计算，指定其中一个方向为模块车组的前进方向，在另外一个方向计算离心力。
19、进一步地，液罐的长、宽、高分别为l、w、h，x方向为垂直于高度和宽度方向，y方向为垂直于长度和高度方向，指定x方向为模块车组的前进方向；
20、x方向的风载荷力f1x＝c×kh×q×(w×h)×μ；
21、y方向的风载荷力f1y＝c×kh×q×(l×h)×μ；
22、其中，c为风载荷体型系数，kh为风压高度变化系数，q为基本风压，μ为风振系数。
23、进一步地，x方向的制动力f2x＝g0×i2x，y方向的制动力f2y＝g0×i2y，其中i2x和i2y分别为模块车组在x方向的制动加速度和y方向的制动加速度，g0为液罐重量；
24、x方向的动载荷力f3x＝g0×i3x，y方向的动载荷力f3y＝g0×i3y，其中i3x和i3y分别为模块车组在x方向的移动加速度和y方向的移动加速度；
25、x方向的坡道受力f4x＝g0×i4x，y方向的坡道受力f4y＝g0×i4y，其中i4x和i4y分别为x方向坡道角度和y方向坡道角度。
26、进一步地，离心力其中g0为液罐重量，v为模块车组的转弯速度，r为模块车组的转弯半径。
27、进一步地，计算合外力时分别计算在x方向的合外力f0x和y方向的合外力f0y，
28、f0x＝f1x+f2x+f3x+f4x，
29、f0y＝f1y+f2y+f2y+f4y+f5y。
30、相比于现有技术，本专利技术的有益效果在于，本专利技术借助有限元计算，在液罐底部布置模块车组进行移位倾覆性分析和搁墩受力分析，如果具有倾覆风险，调整调整模块车组的布置位置，避免实际移位过程中液罐出现倾覆；通过对搁墩的受力分析，调整搁墩的尺寸大小、数量及投影受力面积，避免旋转搁墩自身结构损坏，破坏液罐和模块车组，提升液罐整体移位的安全性。
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1.一种超大型液化气船的液罐移位有限元计算方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种超大型液化气船的液罐移位有限元计算方法，其特征在于，在所述步骤2中，进行网格划分时，网格单元尺寸按照肋骨间距×纵骨间距进行划分。
3.根据权利要求1所述的一种超大型液化气船的液罐移位有限元计算方法，其特征在于，在所述步骤9中，对模块车组的布置位置进行液罐的倾覆性分析时，分别计算液罐在模块车组上移位时的风载荷力、制动力、动载荷力、坡道受力和离心力，计算风载荷力、制动力、动载荷力、坡道受力和离心力的合外力，根据合外力和液罐本身重量计算移位整体所受的倾覆力矩和抗倾覆力矩，若倾覆力矩大于抗倾覆力矩则具有倾覆风险。
4.根据权利要求3所述的一种超大型液化气船的液罐移位有限元计算方法，其特征在于，计算风载荷力、制动力、动载荷力、坡道受力计算时，分别进行液罐在相互垂直的X方向和Y方向两个水平方向上的计算，指定其中一个方向为模块车组的前进方向，在另外一个方向计算离心力。
5.根据权利要求4所述的一种超大型液化气船的液罐移位有限元计算方法，其特征在于
6.根据权利要求5所述的一种超大型液化气船的液罐移位有限元计算方法，其特征在于，X方向的制动力F2x＝G0×i2x,Y方向的制动力F2Y＝G0×i2y，其中i2x和i2y分别为模块车组在X方向的制动加速度和Y方向的制动加速度，G0为液罐重量；
7.根据权利要求6所述的一种超大型液化气船的液罐移位有限元计算方法，其特征在于，离心力其中G0为液罐重量，V为模块车组的转弯速度，R为模块车组的转弯半径。
8.根据权利要求7所述的一种超大型液化气船的液罐移位有限元计算方法，其特征在于，计算合外力时分别计算在X方向的合外力F0x和Y方向的合外力F0Y，
...【技术特征摘要】
1.一种超大型液化气船的液罐移位有限元计算方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种超大型液化气船的液罐移位有限元计算方法，其特征在于，在所述步骤2中，进行网格划分时，网格单元尺寸按照肋骨间距×纵骨间距进行划分。
3.根据权利要求1所述的一种超大型液化气船的液罐移位有限元计算方法，其特征在于，在所述步骤9中，对模块车组的布置位置进行液罐的倾覆性分析时，分别计算液罐在模块车组上移位时的风载荷力、制动力、动载荷力、坡道受力和离心力，计算风载荷力、制动力、动载荷力、坡道受力和离心力的合外力，根据合外力和液罐本身重量计算移位整体所受的倾覆力矩和抗倾覆力矩，若倾覆力矩大于抗倾覆力矩则具有倾覆风险。
4.根据权利要求3所述的一种超大型液化气船的液罐移位有限元计算方法，其特征在于，计算风载荷力、制动力、动载荷力、坡道受力计算时，分别进行液罐在相互垂直的x方向和y方向两个水平方向上的计算，指定其中一个方向为...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪效明，孙新平，吴晓明，闫春，李志勇，
申请(专利权)人：沪东中华造船集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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