Курсовая работа: Проработка возможности переноса устройства приема жидких грузов на ходу
Расчетная модель набиралась с помощью плоских оболочечных элементов с шестью степенями свободы в узле. Ребра жесткости моделировались двухузловыми стержневыми элементами с шестью степенями свободы в узле.
Всем стенкам и переборкам надстройки на уровне палубы бака запрещены перемещения в трех плоскостях – условие свободного опирания.
Составляющие силы Р2 прикладываются к узловым точкам конечных элементов фундамента на площади 300х400 мм2 – смотри рисунок 16 (лист 24). Для вариантов направления усилия Р2 под углами, усилие раскладывается по осям X, Y и Z; ось X идет вдоль корабля, ось Y идет вверх, ось Z идет поперек корабля. Например, для варианта II приложения усилия составляющие по осям будут равны:
– 
;
– 
;
– 
;
схема приложения усилий для данного варианта представлена на рисунке 17 (лист 25).
Для остальных вариантов приложения нагрузки составляющие усилия Р2 находятся аналогично, учитывая направление действия усилия.
4. Определение действующих напряжений в конструкциях надстройки и фундаментов
В данном разделе определяются действующие напряжения в фундаментах под устройства М450–1 и в конструкциях надстройки в районе установки фундаментов, смотри рисунки 2, 3 (листы 28,29).
Значения максимальных эквивалентных напряжений для всех вариантов расчета приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Максимальные эквивалентные напряжения в конструкциях надстройки и фундаментов
| Вариант установки устройства М450–1 | Вариант действия усилия Р2 | Рассматриваемая конструкция | Напряжение, кгс/см2 |
| 1 | I | надстройка | 204 |
| фундамент | 1260 | ||
| II | надстройка | 196 | |
| фундамент | 1300 | ||
| III | надстройка | 292 | |
| фундамент | 1270 | ||
| IV | надстройка | 278 | |
| фундамент | 1300 | ||
| 2 | I | надстройка | 264 |
| фундамент | 1210 | ||
| II | надстройка | 448 | |
| фундамент | 1250 | ||
| III | надстройка | 462 | |
| фундамент | 1230 | ||
| IV | надстройка | 448 | |
| фундамент | 1250 |
Анализируя результаты в таблице видно, что максимальные действующие эквивалентные напряжения в конструкциях не превышают допускаемых напряжений, которые равны 3200 кгс/см2 .
Рисунок 2 – Район определения напряжений в конструкциях для варианта №1
Рисунок 3 – Район определения напряжений в конструкциях для варианта №2
5. Определение перемещений конструкций надстройки и фундаментов
5.1 Определение перемещений палубы надстройки 1 яруса
В данном разделе определяются перемещения палубы надстройки 1 яруса в районе выреза под установку 3С-14Э – это необходимо, потому что значительные перемещения настила в данном районе могут повлиять на работу установки.
Характерные точки на палубе надстройки 1 яруса, в которых определяются перемещения – Ux , Uy , Uz по всем трем осям представлены на рисунке 4 (лист 32). Результаты расчета приведены в таблицах 2,3.
Таблица 2 – Перемещения палубы надстройки1 яруса для варианта №1 установки устройства М450–1
| Номер точки | Вариант приложения усилий | |||||||||||
| I | II | III | IV | |||||||||
| Ux , см *10-4 | Uy , см *10-4 | Uz , см *10-4 | Ux , см *10-4 | Uy , см *10-4 | Uz , см *10-4 | Ux , см *10-4 | Uy , см *10-4 | Uz , см *10-4 | Ux , см *10-4 | Uy , см *10-4 | Uz , см *10-4 | |
| 1 | 21,0 | 1,8 | -5,4 | 46,0 | 2,9 | -7,0 | -8,5 | 0,2 | -2,4 | -7,4 | 0,6 | -7,4 |
| 2 | 20,0 | 5,6 | -24,0 | 44,0 | 6,4 | -31,0 | -7,0 | 3,4 | -1,1 | -8,4 | 3,8 | -13,0 |
| 3 | 17,0 | 7,6 | -29,0 | 36,0 | 6,6 | -33,0 | -6,8 | 6,6 | -1,8 | -8,5 | 6,6 | -1,6 |
| 4 | 10,0 | 2,2 | 0 | 15,0 | 0,1 | 0 | 2,9 | 3,7 | 0 | 8,8 | 1,9 | 8,1 |
| 5 | 17,0 | 7,6 | 29,0 | 36,0 | 6,6 | 33,0 | -6,8 | 6,6 | 1,8 | 38,0 | 6,6 | 3,5 |
| 6 | 20,0 | 5,6 | 24,0 | 44,0 | 6,4 | 31,0 | -7,0 | 3,4 | 1,1 | 44,0 | 6,0 | 2,8 |
| 7 | 21,0 | 1,8 | 5,4 | 46,0 | 2,9 | 7,0 | -8,5 | 0,2 | 2,4 | 44,0 | 2,5 | 2,0 |
| 8 | 32,0 | -2,6 | 0 | 61,0 | -5.9 | 0 | -5,4 | 1,3 | 0 | 27,0 | -2,3 | -7,2 |
Таблица 3 – Перемещения палубы надстройки1 яруса для варианта №2 установки устройства М450–1
| Номер точки | Вариант приложения усилий | |||||||||||
| I | II | III | IV | |||||||||
| Ux , см *10-4 | Uy , см *10-4 | Uz , см *10-4 | Ux , см *10-4 | Uy , см *10-4 | Uz , см *10-4 | Ux , см *10-4 | Uy , см *10-4 | Uz , см *10-4 | Ux , см *10-4 | Uy , см *10-4 | Uz , см *10-4 | |
| 1 | 12,0 | 1,8 | -3,3 | 31,0 | 2,7 | -4,7 | -9,8 | 0,5 | -1,1 | -8,0 | 0,9 | -4,5 |
| 2 | 12,0 | 1,5 | -1,4 | 30,0 | -4,1 | -20,0 | -8,9 | 6,7 | -5,0 | -8,5 | 7,2 | -7,4 |
| 3 | 9,7 | -4,5 | -1,9 | 24,0 | -17,0 | -21,0 | -7,5 | 8,9 | -12,0 | -7,7 | 9,1 | -12,0 |
| 4 | 6,0 | -4,3 | 0 | 11,0 | 8,7 | 0 | -0,1 | -1,6 | 0 | 5,3 | -3,8 | 4,0 |
| 5 | 9,7 | -4,5 | 1,9 | 24,0 | -17 | 21,0 | -7,5 | 8,9 | 12,0 | 25,0 | -1,7 | 21,0 |
| 6 | 12,0 | 1,5 | 1,4 | 30,0 | -4,1 | 20,0 | -8,9 | 6,7 | 5,0 | 29,0 | -4,6 | 18,0 |
| 7 | 12,0 | 1,8 | 3,3 | 31.0 | 2,7 | 4,7 | -9,8 | 0,5 | 1,1 | 29,0 | 2,3 | 1,2 |
| 8 | 18,0 | -1,0 | 0 | 41,0 | -2,3 | 0 | -8,7 | 0,6 | 0 | 16,0 | -0,9 | -4,8 |
Из результатов, приведенных в таблицах видно, что перемещения палубы надстройки 1 яруса в районе выреза под установку 3С-14Э в любом направлении не превышают 0,1 мм.
Рисунок 4 – Характерные точки для определения перемещений
палубы надстройки 1 яруса
5.2 Определение перемещений фундаментов и стенок надстройки
В данном разделе определяются перемещения фундаментов от действия нагрузки Р2. Фундаменты перемещаясь «тянут» в свою очередь надстройку, поэтому также определяются перемещения стенок надстройки.
Результаты расчетов приведены в таблицах 4,5, (обозначения в таблицах: н – надстройка, ф – фундамент, Ux – перемещение по оси X, Uy – перемещение по оси Y, Uz – перемещение по оси Z).
Таблица 4 – Максимальные перемещения стенок надстройки и фундаментов для варианта №1 установки устройства М450–1
| Конструкция | Вариант приложения усилий | |||||||||||
| I | II | III | IV | |||||||||
| Ux , см *10-2 | Uy , см *10-2 | Uz , см *10-2 | Ux , см *10-2 | Uy , см *10-2 | Uz , см *10-2 | Ux , см *10-2 | Uy , см *10-2 | Uz , см *10-2 | Ux , см *10-2 | Uy , см *10-2 | Uz , см *10-3 | |
| н | 0,3 | -0,2 | 0,8 | 0,6 | 0,2 | -1,0 | -0,4 | -0,4 | 0,8 | 0,6 | -0,4 | 1,0 |
| ф | 0,3 | -1,1 | 5,1 | 3,4 | 0,9 | -4,3 | -3,0 | -2,8 | 5,4 | 3,5 | -2,8 | -5,4 |
Таблица 5 – Максимальные перемещения стенок надстройки и фундаментов для варианта №2 установки устройства М450–1
| Конструкция | Вариант приложения усилий | |||||||||||
| I | II | III | IV | |||||||||
| Ux , см *10-2 | Uy , см *10-2 | Uz , см *10-2 | Ux , см *10-2 | Uy , см *10-2 | Uz , см *10-2 | Ux , см *10-2 | Uy , см *10-2 | Uz , см *10-2 | Ux , см *10-2 | Uy , см *10-2 | Uz , см *10-3 | |
| н | 0,2 | -0,2 | 1,4 | -2,7 | 3,1 | -21,5 | 2,5 | -3,0 | 20,6 | -2,6 | 3,0 | 21,0 |
| ф | 0,2 | -0,7 | 4,7 | 11,1 | 2,9 | -20,0 | -11,1 | -2,9 | 19,2 | -11,1 | 2,9 | 20,0 |
Анализируя результаты в таблицах 4,5 видно, что для варианта №1 установки устройства М450–1 максимальные перемещения любой конструкции не превышают 0,1 мм, что является удовлетворительным. В случае варианта №2 установки устройства М450–1 возникают значительные перемещения по оси Z – порядка 2 мм; данные перемещения возникают в продольной стенке надстройки в районе 55 шп. в месте «притыкания» бракеты фундамента к стенке – смотри рисунок 5. Данное значение перемещения является недопустимым, поэтому необходимо стойки на 55 шп. – полособульбы №10 заменить на сварные тавры №18а на каждом борту. Замена стоек увеличивает жесткость продольной стенки и снижает перемещения в данном районе до 1 мм.
