一种海上升压站预制舱的结构强度计算方法技术

本发明专利技术公开了一种海上升压站预制舱的结构强度计算方法，包括以下步骤：使用软件Femap with NX

【技术实现步骤摘要】
一种海上升压站预制舱的结构强度计算方法


[0001]本专利技术涉及一种结构强度计算方法，具体涉及一种海上升压站预制舱的结构强度计算方法。

技术介绍

[0002]预制集装箱主体通过吊运等方式安装于海洋平台结构上，预制舱式升压站的实际运行工况复杂，主要工作环境位于海上潮湿、重盐雾地区，在整个从建造到安装并开始运行的周期中，包含了运输、吊装、静止、运行等多种不同的常规以及极限工况。要计算海上升压站预制舱的结构强度，需要计算很多模型的数量，计算流程比较复杂。

技术实现思路

[0003]为解决上述
技术介绍
中的问题，本专利技术提供一种减少计算模型数量，简化计算流程的海上升压站预制舱的结构强度计算方法。
[0004]本专利技术提供如下技术方案：使用软件Femap with NX
‑
Nastran，通过Femap建立计算模型与数据处理，在模型中输入需要满足的全部的工况通过NX
‑
Nastran来进行计算求解，强度和变形计算基于有限元方法开展，并将计算结果主要依据《GB 50017
‑
2003 钢结构设计规范》来进行校核，包括校核结构的屈服于屈曲强度。
[0005]一种海上升压站预制舱的结构强度计算方法，包括以下步骤：S1、使用Femap有限元计算软件；S2、根据结构图纸，建立Femap结构模型；结构强度和刚度主要由整体框架提供，模型使用右手准则的空间直角坐标系，整个结构框架均采用梁单元模拟，包括立柱、上下底板加筋；顶板、底板采用板单元模拟；集水平台加筋腹板、底板采用板单元模拟，面板采用梁单元模拟；S3、将来源于业主要求以及规范要求的工况输入到计算模型中；S4、载荷组合工况：根据S3中的基本设计载荷进行组合，并考虑到结构的对称性，得到运输、吊装、静止、工作、地震、极端天气多种状态下的载荷工况；立柱的屈曲通过计算其欧拉力校核，共一种计算工况；S5、边界条件：在预制舱的中间4个箱脚处的约束用Gap单元模拟，使其只能承受压力不能承受拉力；其余4个箱脚约束底部其的线位移与转角；吊装计算约束预制舱顶部箱脚处节点的线位移；S6、根据参考规范《GB 50017
‑
2003 钢结构设计规范》，结构屈曲准则：抗拉、抗压和抗弯强度达215或310N/mm2，抗剪125或180N/mm2，形变率1/200；S7、根据计算结果，结构在运输、吊装、静止、地震、工作五种状态的应力与变形最
大值，一般工况最大变形处的相对变形值均小于跨距的 1/200 且顶部水平位移小于100mm，地震与极端工况结构顶部水平位移小于150mm；立柱在相应载荷下的屈曲因子大于1，屈曲强度满足要求。
[0006]进一步的，所述整个结构框架中，单元模拟采用的网格划分大小为100mm*100mm。
[0007]进一步的，S2步骤中，还包括材料属性如下：材质——490GNH & Q235弹性模量 E——2.06*10
5 N/mm
²
泊松比 μ——0.3密度 p——7.85*10
‑
9 t/mm
³
。
[0008]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：将全部工况按照业主以及规范要求输入到计算模型之中，通过NX
‑
Nastran来进行计算求解，强度和变形计算基于有限元方法开展，得出计算结果，旨在确定预制舱在运输、使用过程中的结构强度，使其满足正常的施工与使用条件，减少不同工况下的计算模型的建立，简化重复步骤的计算流程，从而保证结构详设图纸的可行性以及可靠性。
附图说明
[0009]图1为本专利技术预制舱结构示意图。
[0010]图2为整体结构边界条件
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堆放模型边界条件图。
[0011]图3为整体结构边界条件
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单层模型边界条件图。
[0012]图4为吊装时结构边界条件。
具体实施方式
[0013]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0014]请参阅图1，预制舱舱体为类似集装箱结构的形式，结构主体包含8根方管立柱1，立柱1两端设置箱脚2，顶部与底部强框及加强构件均采用方管5，顶部及底部为平板3，四周围壁为波纹板4，舱体顶部还布置有一个集水平台，可参见图1。
[0015]本专利技术的一种海上升压站预制舱的结构强度计算方法，包括以下步骤：S1、使用Femap有限元计算软件；S2、根据结构详设图纸，建立Femap结构模型；a）波纹板板厚较薄，主要起传递荷载作用，结构强度和刚度主要由整体框架提供；b）模型使用右手准则的空间直角坐标系：+X方向——纵向；+Y方向——横向；+Z方向——垂向；c）单位：力—N；长度—mm（毫米）；质量—t（吨）；应力—MPa（N/mm
²
）；d）单元网格：整个结构框架均采用梁单元模拟，包括立柱、上下底板加筋；顶板、底板采用板单
元模拟；集水平台加筋腹板、底板采用板单元模拟，面板采用梁单元模拟；网格划分大小约为100mm*100mm；e）材料属性如下：材质——490GNH & Q235弹性模量 E——2.06*10
5 N/mm
²
泊松比 μ——0.3密度 p——7.85*10
‑
9 t/mm
³
S3、将以下表1来源于业主要求以及规范要求的工况输入到计算模型中；表1 主要环境与工作参数表S4、载荷组合工况：根据S3中的基本设计载荷进行组合，并考虑到结构的对称性，得到运输、吊装、静止、工作、地震、极端天气等多种状态下的载荷工况共79种；立柱的屈曲通过计算其欧拉力校核，共一种计算工况；S5、边界条件：在预制舱的中间4个箱脚处的约束用Gap单元模拟，使其只能承受压力不能承受拉力；其余4个箱脚约束底部其的线位移与转角，如图2、3所示；吊装计算约束预制舱顶部箱脚处节点的线位移，如图4所示；图2、3中的123456是这个软件中对边界条件的即约束方式的自动命名方式，这里的约束形式是限制其平移，应该这样说，这几处的约束形式为：固定约束，限制其6个方向的自由度，因为是6个方向的自由度都被限制，所以显示123456。
[0016]S6、根据参考规范《GB 50017
‑
2003 钢结构设计规范》，结构屈曲准则如下表2：
S7、根据计算结果，结构在运输、吊装、静止、地震、工作五种状态的应力与变形最大值见表3。
[0017]表3应力与变形结果立柱的屈曲计算结果见表4：根据计算结果，结构强度满足 GB50017
‑
2003 《钢结构设计规范》中的相关要求，一般工况最大变形处的相对变形值均小于跨距的 1/200 且顶部水平位移小于 100本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海上升压站预制舱的结构强度计算方法，其特征在于：包括以下步骤：使用软件Femap with NX
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Nastran，通过Femap建立计算模型与数据处理，在模型中输入需要满足的全部的工况通过NX
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Nastran来进行计算求解，强度和变形计算基于有限元方法开展，并将计算结果主要依据《GB 50017
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2003 钢结构设计规范》来进行校核，包括校核结构的屈服于屈曲强度。2.根据权利要求1所述的一种海上升压站预制舱的结构强度计算方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、使用Femap有限元计算软件；S2、根据结构图纸，建立Femap结构模型；结构强度和刚度主要由整体框架提供，模型使用右手准则的空间直角坐标系，整个结构框架均采用梁单元模拟，包括立柱、上下底板加筋；顶板、底板采用板单元模拟；集水平台加筋腹板、底板采用板单元模拟，面板采用梁单元模拟；S3、将来源于业主要求以及规范要求的工况输入到计算模型中；S4、载荷组合工况：根据S3中的基本设计载荷进行组合，并考虑到结构的对称性，得到运输、吊装、静止、工作、地震、极端天气多种状态下的载荷工况；立柱的屈曲通过计算其欧拉力校核，共一种计算工况；S5、边界条件：在预制舱的中间4个箱脚处的约...

【专利技术属性】
技术研发人员：路栋，石展伟，谢文彬，
申请(专利权)人：南通汉舟海洋科技有限公司，
类型：发明
国别省市：