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岸边集装箱起重机海上运输有限元分析
陈建荣赵章焰
武汉理工大学武汉430063
摘要:以岸边集装箱起重机为研究对象,利用大型有限元分析软件 ANSYS,对岸边集装箱起重机海上运
输加固和绑扎进行实际模拟,并对海上运输过程中载荷、工况及应力进行计算分析,为岸边集装箱起重机海上
运输的安全性提供依据,解决了实际问题。
关键词:岸边集装箱起重机; ANSYS;海运;加固
中留分类号:U653.921文献标识码:B文章编号:1001-0785(2010)05-0026-03
Abstract With the quayside container crane as the object of research, the large-scale finite element analysis software
ANSYS is used to carry out a simulation of the reinforcing and lashing of the crane during shipment, and various aspects of
the shipping process are calculated and analyzed, including load, operating condition, and stress. As a result, the essay
provides a basis for ensuring safety in the quayside container crane shipment, and solves some practical problems
Keywords: quayside container crane; ANSYS; shipment reinforcement
为了降低岸边集裝箱起重机(以下简称岸桥)2整机海运中的加固和绑扎
生产总成本,减少现场费用支出,缩短现场进行
岸桥总装调试所占用用户码头的时间,提高岸桥
岸桥在海运过程中,局部结构强度难以承受
发运的完整性,岸桥的交机运输大部分都以整机船舶在海浪作用下的横摇、纵摇和垂荡运动而产
的形式运抵用户码头。但是,由于岸桥本身质量生的惯性力、倾侧力和风载荷。海运加固便是以
大、尺寸大、结构重心高、海上运输(以下简称増加临时撑杆、辅助支撑、拉板、拉索等方式,
海运)加固方式以及运输方式、海上条件的不同,来增加岸桥局部结构强度,以防止海运过程中可
对海运过程中岸桥的结构都产生很大的影响。正能发生的各类载荷对岸桥结构造成破坏,还必须
确对海运过程中各情况进行分析,对岸桥的安全对岸桥上一些可能出现运动的部件如小车、电梯
运输是十分必要的。
吊具、大梁拉杄等进行绑扎。
1有限元模型
按照航行状态,本次海运加固方案为图2所
采用横向装船运输方式,门框内采用4根钢
以1台65t岸桥为例。其自重约为1440t,拉素,横梁下采用8根钢拉索,前大梁与海侧上
前伸距56m、后伸距15m;大车基距14m、轨距横梁两端拉水平拉索,钢拉索公称拉力均为100t
30m。全部单元均以Beam44和Mass21模拟,共海运中施加预紧力均为20t。大梁铰点处采用抗剪
有502个单元,470个节点,岸桥模型见图1。
板绑扎。横向撑管釆用800mm×12mm,纵向撑
管采用609mmx12m,材料均为ST52-3。共有
529个单元,490个节点,如图3所示。撑管下部
和船体焊接处施加全约束,大梁铰点施加全耦合。
3载荷计算
3.1整机自重G
在 ANSYS计算程序里,整机自重以密度及重
图1岸桥模型
力加速度的形式体现。由于模型的简化,模型的
自重将小于实际自重,因此,可以通过适当调节
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g-一重力加速度
该船舶的海运加速度,见表1。
表1海运加速度
垂向a,
0.134
浪向180°横向a
纵向a
(0.0016H+0.06628)g
图2海运加固方案
垂向a
1、2.100t拉索
浪向90°横向a
(0.0084H+0.38722)g
纵向
0.0004H+0.00882)g
垂向a
0.17g
浪向135°横向
(0.0082H+0.34231)g
纵向(0.002+0.06020)g
3.3风载荷
图3海运模型
计算风速=26m/s,其风压g=0.6132=
密度或重力加速度使模型自重达到或接近实际值。414.4Nm2。其中,风载荷分为垂直于大车轨道
在计算中,通过调节密度达到此目的
方向的风载荷F和平行于大车轨道方向的风载
3.2惯性力載荷
荷F
海运中海浪对船的惯性力在计算中通过整机4载荷组合
的加速度体现。加速度是线性加速度和角加速度
的组合。水平加速度(横向a,和纵向a)为
根据船运状态和载荷分布,总结出在以下4
a=(MXH+6)g
种工况下岸桥的工况最恶劣,即
垂向加速度为
g
(2)G+a-+a+a,-F
式中a横向加速度
(3)G+a:-a2+a1
a,一纵向加速度
(4)G-a-a+a,+F
a,一垂向加速度
5计算结果
m绕水平轴的加速度
b、ん线性加速度
将以上4种工况,在3种浪向的加速度情况
H轨道面以上高度
下,编制载荷步并进行计算,结果见表2,表中只
列出了应力最大值。
表1应力结果
Mipa
浪向
1809
载荷组合
4
最大应力
170.498
170.443
175.281
175.281
位置
后大梁
后大梁
后大梁
后大梁
浪向
90
载荷组合
最大应力
252.467
241.30
258.710
252,640
313.6
位置
门框斜撑
陆侧下横梁
门框斜撑
陆侧下横梁
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