[发明专利]一种外绑扎工况集装箱角件承载力设计值的确定方法

说明书

一种外绑扎工况集装箱角件承载力设计值的确定方法，包括以下步骤：S1，建立内绑扎的角件、锁头的几何模型，划分单元、赋予材料属性；S2，工况、荷载和边界条件接触处理；S3，依次加载到初始屈服、设定数额kN，再卸载到零，重复加载卸载设定次；S4，获得内绑扎工况的应力、变形云图和力‑位移曲线；S5，建立外绑扎的角件、锁头的几何模型，划分单元、赋予材料属性；S6，确定外绑扎工况、荷载和边界条件接触处理；S7，获取与内绑扎位移相同的外绑扎载荷；S8，依次加载到初始屈服、与内绑扎位移相同时，再卸载到零，重复加载卸载设定次数；S9，获得外绑扎工况的应力、变形云图和力‑位移曲线。本发明具有较高的精度。

技术领域

本发明涉及船舶结构设计领域，尤其涉及集装箱角件在外绑扎工况下的承载力设计值的确定方法。

背景技术

集装箱角件，又称为箱角，吊角，是安装在集装箱8个角的固定件，其尺寸与庞大箱体比较起来虽然是微不足道,但它的功能却不容忽视。角件在集装箱的起吊、搬运、固定、堆码和拴固作业中起着关键作用，一般来说，箱体所承受的任何作用力也几乎全是通过角件来传递。作为箱体的最外缘，角件还起着保护整个箱体的作用。角件作为集装箱的主要受力构件，对集装箱的安全至关重要。在集装箱运输、装卸过程中，角件一旦突然失效(断裂)，带来的后果轻则造成集装箱、货物的损坏，重则造成人身伤害。因为角件损坏造成的海上事故、吊装事故几乎每年都有。铁路运输的集装箱每年也有几百套角件损坏。

随着集装箱设计的发展，箱子的总重由以往的24吨已经上升到30多吨，但角件的规格并没有随之改变，角件的安全冗余量亟待关注。更重要的是，目前的角件设计衡准是针对以前标准使用的内绑扎系统，该衡准对于顶角件和底角件都适用，而且经过试验负荷的验证。但是目前随着集装箱船的大型化和超大型化，为提高绑扎系统的能力，新的外绑扎形式应用越来越普遍，带来了新的绑扎计算分析，同时原有的衡准体系需要有新的认识。角件向外一侧的承载能力成为外绑扎系统分析的关键参数之一。最新的ISO1161-2016中还没有对这一衡准提出规定。

发明内容

为了克服已有技术无法确定外绑扎工况集装箱角件承载力设计值的不足，本发明提供了一种外绑扎工况集装箱角件承载力设计值的确定方法，具有较高的精度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种外绑扎工况集装箱角件承载力设计值的确定方法，包括以下步骤：

步骤S1，建立内绑扎的角件、锁头的几何模型，划分单元、赋予材料属性；

步骤S2，工况、荷载和边界条件接触处理；

步骤S3，依次加载到初始屈服、设定数额kN，再卸载到零，重复加载卸载设定次数；

步骤S4，获得内绑扎工况的应力、变形云图和力-位移曲线；

步骤S5，建立外绑扎的角件、锁头的几何模型，划分单元、赋予材料属性；

步骤S6，确定外绑扎工况、荷载和边界条件接触处理；

步骤S7，获取与内绑扎位移相同的外绑扎载荷；

步骤S8，依次加载到初始屈服、与内绑扎位移相同时，再卸载到零，重复加载卸载设定次数；

步骤S9，获得外绑扎工况的应力、变形云图和力-位移曲线。

进一步，所述步骤S1、S5中，鉴于非线性有限元分析的收敛性较差，需要对实际结构进行必要的简化，略去一些对承载力计算影响较小的部位和细节；针对角件在内、外绑扎时直接受力的端板和锁头的直接接触部位，按照实际尺寸建立有限元几何模型。

再进一步，所述步骤S2、S6中，角件的其他部分均简化为对端板的约束及按照内、外绑扎载荷至端板表面的距离38mm，57mm，施加相应的载荷。