Phân tích sức bền giới hạn của kết cấu đáy đơn tàu dầu bằng phương pháp phần tử hữu hạn phi tuyến

Mục đích của nghiên cứu này là phân tích, tính toán sức bền của kết cấu mô hình để đánh giá sức bền giới hạn của kết cấu tàu dầu đáy đơn dưới tác dụng của mômen uốn. Kết quả tính toán, phân tích được so sánh với kết quả thực nghiệm để kiểm nghiệm độ tin cậy của kết quả tính toán. Kết quả tính toán, phân tích mô hình có thể làm cơ sở cho việc phân tích, tính toán sức bền giới hạn của kết cấu tàu thực trong tính toán, thiết kế kết cấu tàu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phân tích sức bền giới hạn của kết cấu đáy đơn tàu dầu bằng phương pháp phần tử hữu hạn phi tuyến NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Phân tích sức bền giới hạn của kết cấu đáy đơn tàu dầu bằng phương pháp phần tử hữu hạn phi tuyến Singer bottom ultimate strength of tank ship using nonlinear finite element method Vũ Văn Tản, Mạc Thị Nguyên Email: vutannnn@gmail.com Trường Đại học Sao Đỏ Ngày nhận bài: 10/9/2019 Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 24/11/2019 Ngày chấp nhận đăng: 31/12/2019 Tóm tắt Trong nghiên cứu này, tác giả dùng phương pháp phần tử hữu hạn phi tuyến (NFEM) để phân tích, tính toán sức bền giới hạn của mô hình kết cấu tàu dầu đáy đơn dưới tác dụng của mômen uốn. Phần mềm phần tử hữu hạn Abaqus được ứng dụng để xây dựng mô hình và phân tích trạng thái sức bền giới hạn của kết cấu. Mục đích của nghiên cứu này là phân tích, tính toán sức bền của kết cấu mô hình để đánh giá sức bền giới hạn của kết cấu tàu dầu đáy đơn dưới tác dụng của mômen uốn. Kết quả tính toán, phân tích được so sánh với kết quả thực nghiệm để kiểm nghiệm độ tin cậy của kết quả tính toán. Kết quả tính toán, phân tích mô hình có thể làm cơ sở cho việc phân tích, tính toán sức bền giới hạn của kết cấu tàu thực trong tính toán, thiết kế kết cấu tàu. Từ khóa: NFEM; sức bền giới hạn; kết cấu đáy đơn; mômên uốn; thực nghiệm. Abstract In this study, a refined method for ultimate strength analysis of single bottom structure model of an oil tanker under sagging bending moment based on non-linear finite element method is proposed. Commercial finite element analysis codes Abaqus are used to established the model and analyze the ultimate strength assessment of model. The primary aim of this study is to investigate the ultimate strength of single bottom structure model for tank ship under sagging bending moment. Finally, the accuracy and applicability of the method in present study are presented and discussed by comparing with the results from experimental results. The method is considered to be useful for ultimate limit state assessment of singer bottom hull for tank ship, which will promote the introduction of ultimate strength criterion to the design rules for seagoing ship in a sense Keywords: NFEM; ultimate strength; single bottom structure; bending moment; experiments. 1. GIỚI THIỆU phân tích làm cơ sở để tính toán, thiết kế kết cấu tàu thực. Tàu thủy là một công trình nổi đặc biệt. Kết cấu thân tàu là hệ thống kết cấu rất phức tạp gồm hệ Năm 1983, tác giả Seiichiro Nishihara cùng nhóm thống tấm liên kết với thanh gia cường. Khi tính nghiên cứu [1] đã xây dựng mô hình kết cấu hệ toán, phân tích kết cấu thân tàu bằng phương thống dầm hộp gồm bốn mô hình tính tương ứng pháp phần tử hữu hạn có tính đến tính phi tuyến với hệ thống kết cấu: mô hình tàu dầu đáy đơn, hình học, vật liệu phi tuyến thì khối lượng tính tàu dầu đáy đôi, tàu chở hàng rời, tàu container. toán sẽ rất lớn và rất phức tạp. Để nâng cao hiệu Nhóm tác giả tiến hành phân tích thực nghiệm và quả nghiên cứu, đơn giản hóa kết cấu để giảm xác định được sức bền giới hạn của kết cấu của bớt khối lượng và thời gian phân tích, tính toán các mô hình trên. việc xây dựng một mô hình tính hợp lý, kết quả Năm 2019, Sing Hua và nhóm tác giả [2] nghiên cứu, tính toán sức bền giới hạn của kết cấu tấm, Người phản biện: 1. PGS.TS. Lê Tuấn Anh tấm có thanh gia cường - hệ thống tạo nên kết cấu 2. PGS.TS. Lê Văn Học thân tàu. Nhóm tác giả đã phân tích, tính toán độ 44 Tạp chí Nghiên cứu khoa học,Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4 (67).2019 LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC bền của kết cấu dưới tác dụng của tải trọng dọc, dài đảm bảo có độ bền cao hơn phần kết cấu phân tải trọng ngang và áp lực nước. tích, chiều dày tôn vỏ phần nối dài là 4 mm, chiều dày các thanh gia cường là 3 mm [4]. Năm 2007, Hagbart S. Alsos cùng nhóm tác giả [3] dùng phương pháp phần tử hữu hạn để phân tích Trong phân tích phần tử hữu hạn, loại phần tử tấm trạng thái ứng suất tới hạn của kết cấu đáy tàu dầu S4R trong phần mềm FEA được sử dụng đối với trong trường hợp tàu mắc cạn. phần tử tấm và phần tử thanh gia cường của mô hình, chia lưới mô hình tính được thể hiện trên Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả dùng phương (hình 2). pháp phần tử hữu hạn phi tuyến NFEM (Non- linear Finite Element Method) để phân tích mô hình tương ứng với kết cấu tàu dầu đáy đơn. Phần mềm phân tích phần tử hữu hạn Abaqus được dùng để phân tích sức bền giới hạn của kết cấu dưới tác tác dụng của tải trọng, từ đó làm cơ sở phân tích sức bền giới hạn của kết cấu tàu. 2. TÍNH TOÁN SỨC BỀN GIỚI HẠN CỦA KẾT CẤU ĐÁY ĐƠN TÀU DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠ PHI TUYẾN Hình 2. Phân tích, chia lưới mô hình 2.1. Mô hình tính 2.2. Tải trọng tác dụng và điều kiện biên Các kích thước cơ bản của mô hình tính được thể Để đặt tải trọng và điều kiện biên cho mô hình, ban hiện trên hình 1. đầu các chủ động điểm được thiết lập, chu ...