[发明专利]一种桩腿插销孔的强度校核加载方法

说明书

本发明公开了一种桩腿插销孔的强度校核加载方法，包括以下步骤：确认桩腿的插销孔与插销之间的接触范围；根据插销孔与插销之间的接触范围，计算接触范围内各个位置插销给插销孔施加的载荷；选择插销孔上与插销接触位置的两侧受到载荷的最大位置范围；根据得到的结果，通过有限元软件进行加载，得到桩腿插销孔的载荷分布范围和载荷分布范围内各个位置的载荷大小。本发明具有以下有益效果：能准确模拟出载荷分布情况，基于正确的载荷模拟情况，能够得到更加准确的桩腿插销孔的强度结果；适用性较广，针对多种接触面的插销的装配出现的校核问题均可以准确校核，根据不同接触面的插销，通过载荷的计算，能够在桩腿插销孔相应的部位进行加强。

技术领域

本发明涉及一种桩腿插销孔的强度校核加载方法，尤其涉及一种基于有限元分析方法的针对自升式平台桩腿插销孔的强度校核方法，属于海洋工程技术领域。

背景技术

自升式平台在海上服役期间，桩腿由于受波浪载荷作用，且在主船体与地基之间提供支撑，承受较大的作业以及环境载荷。一般自升式平台的桩腿通过插销与设备连接实现作业，然而插销与桩腿的连接位置是插销与插孔的连接形式，并非焊接结构，在有限元分析校核过程中无法直接使用连续的单元进行模拟，也不能通过独立点绑定，在实际工程应用中，由于插销的尺寸以及插销孔的尺寸均由设备载荷确定，因此插销孔与插销的接触面积也是不确定的，而且接触面积上的分布载荷也是不均匀的，基于以上所述缺陷，插销的强度校核面临较大的困难。

在产品的更新换代下，传统形式的插销装置发生了较大的变化，目前的插销形式一般按照图1所示的方式建造，如图1所示，为一种较常见的插销与桩腿的装配方式，其中，圆孔内的实体为插销2，开圆孔的构件为桩腿1，桩腿1仅与插销2的上下表面接触，该上下表面为接触面21，非完全接触。这种方式的插销形式优化了插销的结构形式，受力更加均匀，因此在海洋工程中得到广泛应用，不过由于插销孔在海上作业过程中用来固定桩腿与作业设备的，插销与插销孔通过接触形式连接，两者非焊接结构，同时所受到的载荷是沿着接触面垂直的非均匀载荷，因此在进行插销孔的强度分析的过程中难以得到较为准确的载荷分布。然而，由于平台在海上作业需要相关设备的支持，因此需要准确的载荷，以便于针对性的对结构进行加强，因此得到比较准确的载荷分布是非常重要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：如何准确得到插销孔上与插销接触时的载荷分布。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种桩腿插销孔的强度校核加载方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：选取一个插销，将插销插入带校核的桩腿的插销孔内，使得桩腿的插销孔仅与插销的上下表面接触；

步骤二：确认桩腿的插销孔与插销之间的接触范围；

步骤三：根据插销孔与插销之间的接触范围，计算接触范围内各个位置插销给插销孔施加的载荷；

步骤四：选择插销孔上与插销接触位置的两侧受到载荷的最大位置范围；

步骤五：根据步骤三、步骤四得到的结果，通过有限元软件进行加载，得到桩腿插销孔的载荷分布范围和载荷分布范围内各个位置的载荷大小。

优选地，选取所述的桩腿的插销孔与插销之间接触范围中的接触点，通过接触点所在角度θ确定载荷作用范围；其中，θ为接触点和插销孔圆心所在的直线与插销孔中心线之间的夹角。

优选地，所述的步骤三中，计算接触范围内各个位置插销给插销孔施加的载荷，是通过三角函数展开得到载荷与坐标的函数关系，再通过有限元软件加载得到。

优选地，所述的插销孔与插销之间的接触范围a为β₁～β₂之间，β₁～β₂之间的任意角度β的载荷分布为：