经典案例
  • 有限元分析在机械产品设计的应用
  • 汽车转向机构有限元分析与优化
  • 风力发电机主轴结构强度分析
  • 发动机连杆的强度分析与结构优化
  • 车辆传动轴的强度分析与方案改进
  • 摩托车车架的刚度及强度分析
  • 注塑模具机构强度分析及结构优化
  • 变速箱轴键强度校核及结构改进
  • 挖掘机铲斗有限元计算和强度分析

气田钻机DES模块吊装的强度分析

发布于:2016-03-17 19:02
强度分析

      DES模块海上吊装设计时对吊点和直接与吊点连接的结构件设计考虑2.0的动力载荷系数,对其他传递提升力的结构件设计考虑1.35的动力载荷系数。DES模块的钻台面下方共设有4根主立柱,每根主立柱顶部设有一个井架基座,每个井架基座旁设有一个吊点。吊点结构采用100mm,50mm,30mm厚的CCSDH36Z35级高强度钢板,钢板的抗拉强度为490-630MPa。每个吊点均由一块100mm厚的腹板(主吊耳板)和两块50mm厚的翼板组合成工形截面。腹板的两侧各贴有两块补板,腹板和补板上开有同心的卸扣销孔。吊点腹板插入钻台面主体框架结构内。
      DES模块吊点结构的质量约为11t,吊点局部构造见图。吊点结构所受载荷考虑了最大吊索拉力、平面外作用力和卸扣工作点附加等效力矩等载荷的最不利组合。方案2与方案1相比关键的不同点是吊索与主吊耳板不在同一平面内,而是形成了约12°的初始平面外夹角,吊点结构所受平面外作用力很大。由于DES模块的吊点是按照方案1的思路设计和建造的,如果改按方案2进行吊装,对吊点的结构强度是严峻的考验。
      为了合理评估吊点结构的安全性,钻机设计方对吊点结构进行了弹性分析和弹塑性分析对比。应用ANSYS软件对吊点结构进行有限元强度分析的要点如下:(1)模型简化。吊点结构包括组合H型钢、肘板和吊耳板等,建模时分别建立了各个元素后再将它们联系在一起。焊缝和倒角等局部构造在宏观分析中予以忽略。(2)网格划分。网格划分尽量使用四边形单元,对于特别关注的区域,应划分为较细密的网格,同时应注意单元各边的边长相差不应过大,否则会影响计算精度或导致结果不收敛。网格划分应尽量用手动控制,即使用Mesh功能中的Mapped-mesh,主动控制网格的大小,以得到满意的结果。
      DES模块吊点结构ANSYS有限元分析模型采用SHELL93单元,由15453个节点、5045个单元构成,DES模块吊点结构ANSYS有限元模型见图。(3)载荷、边界条件简化。吊点结构是DES模块的一个局部构造,与其相连的结构对它的约束即为载荷及边界条件。简化载荷及边界条件时应用SACS软件对DES模块作整体吊装分析,从中提出所取局部边界上的解,作为边界条件施加到ANSYS模型上去。简化边界不能对特别关注的区域的结果产生显著影响,检验方法是检查ANSYS等效应力云图,如果边界处的应力没有扩散到特别关注的区域,即可认为边界条件是合理的。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
                                                                                                                                                  杭州纳泰科技咨询有限公司
                                                                          本文出自杭州纳泰科技咨询有限公司www.nataid.com,转载请注明出处和相关链接!


tag标签:
------分隔线----------------------------
------分隔线----------------------------