[发明专利]水动力作用下的大型结构物船运过程中的系固方法

摘要

本发明公开了水动力作用下的大型结构物船运过程中的系固方法，包括以下步骤：根据船舶的扰动力矩求解方程，求解出装载有大型电气间模块的船舶在波频和风频作用下的扰动力矩大小；建立装载有大型电气间模块的船舶的有限元分析模型并将扰动力矩大小加载到分析模型的重心位置；进行模型位移模态分析和船舶运输稳态分析，通过采用本发明方法避免了系固结构在水动力及风浪作用下的倾倒和滑移风险，提高了连接薄弱点处的强度，减轻了系固结构的疲劳损害，可提高大型结构物运输过程中的稳定性，降低了施工成本。

主权项

水动力作用下的大型结构物船运过程中的系固方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、根据船舶的扰动力矩求解方程，求解出装载有大型电气间模块的船舶在波频和风频作用下的扰动力矩大小；步骤二、(a)建立装载有大型电气间模块的船舶的有限元分析模型；(b)在分析模型的电气间模块和船舶之间设置系固结构使电气间模块固定在船舶上；(c)在系固结构的上表面与电气间模块的接触面处以及系固结构的下表面与船舶的接触面处分别建立第一结构耦合交界面和第二结构耦合交界面；(d)将步骤一求得的扰动力矩大小加载到分析模型的重心位置；步骤三、(a)在ANSYS软件中根据系固结构选定的材料设置系固结构的弹性模量和泊松比，弹性模量和泊松比的大小将决定系固结构模态分析时各节点的位移大小；(b)在所述的分析模型上加载现场测定的波频和风频，通过ANSYS软件对分析模型进行位移模态分析，然后提取出在波频和风频作用下，每一个系固结构的节点的节点位移信息；(c)以每个系固结构各节点位移信息的平均值为对比点,将系固结构的各节点位移信息的平均值与系固结构允许的位移变形值进行对比，若所有的系固结构中的系固结构的节点位移信息的平均值大于系固结构允许的位移变形值，则提取出该系固结构的全部节点位置作为需要进行加固固定的薄弱点，进行步骤四；若所有的系固结构中的节点位移信息的平均值小于系固结构允许的位移变形值，则该系固结构不需要进行加固固定,进行步骤六；步骤四、对各个需要进行加固固定的薄弱点位置的系固结构分别进行加固固定；步骤五、重复步骤三，对分析模型重新进行位移模态分析，若所有的系固结构的节点位移信息的平均值小于系固结构允许的位移值，则提取出加固后的有限元分析模型，否则重复步骤四调整固定方式再重复步骤三和步骤四直至所有的系固结构的节点位移信息的平均值小于系固结构允许的位移值，则提取出加固后的有限元分析模型以进行船舶运输的稳态运输分析；步骤六、(a)将提取出的系固方案进行船舶运输稳态分析，求解出船舶的倾覆概率，具体过程为：(1)计算出不同风速下的船舶的固定横倾角，然后计算出与所述的船舶的固定横倾角对应的累计概率值，并计算出与所述的固定横倾角对应的均值和方差；(2)将累积概率值采用MATLAB拟合成以固定横倾角的均值和方差为参数的高斯分布，得到固定横倾角的累计概率函数；(3)将所述的固定横倾角的累计概率函数进行求导，求得固定横倾角概率密度函数，然后对固定横倾角概率密度函数以船舶的进水角为下限进行积分，所求的值为船舶的倾覆概率；(b)如果所述的船舶倾覆概率小于要求值，则提取出的系固结构为最终方案，否则，重新增加系固结构，然后按照步骤三至步骤六进行模态分析与稳态分析，直到计算的船舶倾覆概率小于要求值，然后提取出系固结构作为船舶运输的最终系固方案。