[发明专利]一种海上升压站预制舱的结构强度计算方法

说明书

本发明公开了一种海上升压站预制舱的结构强度计算方法，包括以下步骤：使用软件Femap with NX‑Nastran，通过Femap建立计算模型与数据处理，在模型中输入需要满足的全部的工况通过NX‑Nastran来进行计算求解，强度和变形计算基于有限元方法开展，并将计算结果主要依据《GB 50017‑2003钢结构设计规范》来进行校核，包括校核结构的屈服于屈曲强度。减少不同工况下的计算模型的建立，简化重复步骤的计算流程，从而保证结构详设图纸的可行性以及可靠性。

技术领域

本发明涉及一种结构强度计算方法，具体涉及一种海上升压站预制舱的结构强度计算方法。

背景技术

预制集装箱主体通过吊运等方式安装于海洋平台结构上，预制舱式升压站的实际运行工况复杂，主要工作环境位于海上潮湿、重盐雾地区，在整个从建造到安装并开始运行的周期中，包含了运输、吊装、静止、运行等多种不同的常规以及极限工况。要计算海上升压站预制舱的结构强度，需要计算很多模型的数量，计算流程比较复杂。

发明内容

为解决上述背景技术中的问题，本发明提供一种减少计算模型数量，简化计算流程的海上升压站预制舱的结构强度计算方法。

本发明提供如下技术方案：

使用软件Femap with NX-Nastran，通过Femap建立计算模型与数据处理，在模型中输入需要满足的全部的工况通过NX-Nastran来进行计算求解，强度和变形计算基于有限元方法开展，并将计算结果主要依据《GB 50017-2003 钢结构设计规范》来进行校核，包括校核结构的屈服于屈曲强度。

一种海上升压站预制舱的结构强度计算方法，包括以下步骤：

S1、使用Femap有限元计算软件；

S2、根据结构图纸，建立Femap结构模型；

结构强度和刚度主要由整体框架提供，模型使用右手准则的空间直角坐标系，整个结构框架均采用梁单元模拟，包括立柱、上下底板加筋；顶板、底板采用板单元模拟；集水平台加筋腹板、底板采用板单元模拟，面板采用梁单元模拟；

S3、将来源于业主要求以及规范要求的工况输入到计算模型中；

S4、载荷组合工况：

根据S3中的基本设计载荷进行组合，并考虑到结构的对称性，得到运输、吊装、静止、工作、地震、极端天气多种状态下的载荷工况；立柱的屈曲通过计算其欧拉力校核，共一种计算工况；

S5、边界条件：

在预制舱的中间4个箱脚处的约束用Gap单元模拟，使其只能承受压力不能承受拉力；其余4个箱脚约束底部其的线位移与转角；吊装计算约束预制舱顶部箱脚处节点的线位移；

S6、根据参考规范《GB 50017-2003 钢结构设计规范》，结构屈曲准则：抗拉、抗压和抗弯强度达215或310N/mm²，抗剪125或180N/mm²，形变率1/200；

S7、根据计算结果，结构在运输、吊装、静止、地震、工作五种状态的应力与变形最大值，一般工况最大变形处的相对变形值均小于跨距的 1/200 且顶部水平位移小于100mm，地震与极端工况结构顶部水平位移小于150mm；立柱在相应载荷下的屈曲因子大于1，屈曲强度满足要求。

进一步的，所述整个结构框架中，单元模拟采用的网格划分大小为100mm*100mm。

进一步的，S2步骤中，还包括材料属性如下：

材质——490GNH Q235

弹性模量 E——2.06*10⁵ N/mm²

泊松比 μ——0.3

密度 p——7.85*10^-9 t/mm³。