Новости

Оценка прочности судовых корпусных конструкций на основе МКЭ

Специалисты АО «ЦИФРА» совместно с экспертами АО «ЦНИИ МФ» примут участие в разработке Руководства Регистра Судоходства по расчетам прочности и оценке напряженно-деформированного состояния судовых корпусных конструкций на основе метода конечных элементов.

В процессе эксплуатации таких судов как плавкраны, земснаряды, баржи и суда специального назначения зачастую возникает необходимость в их модернизации для решения определенных технических задач. Такая модернизация связана, как правило, с различными конструктивными изменениями судна, обеспечивающими монтаж и функционирование специализированного оборудования, устройств и систем. Каждое подобное конструктивное изменение уникально, а его глубина и реализация зависит от конкретной задачи, при этом оценка прочности новых конструктивных элементов и их влияние на несущую способность существующих корпусных конструкций могут не предусматриваться существующими расчетными методиками Правил РС. Эта проблема может быть решена с помощью компьютерного моделирования. Расчет прочности конструкций с учетом физической нелинейности материала требует высокой точности определения всех компонентов напряженно-деформированного состояния (далее - НДС). Наиболее эффективным численным методом инженерного анализа, позволяющим наилучшим образом оценить НДС конструкции любой формы и размера, является метод конечных элементов (далее – МКЭ).

В настоящее время МКЭ используется при проектировании судов как для оценки общей, так и местной прочности, его применение, в основном, регламентируется соответствующими требованиями МАКО, однако большинство иностранных классификационных обществ в своих правилах имеют рекомендации по выполнению проверочных расчетов корпусных конструкций с помощью МКЭ. Таким образом, в настоящее время созданы предпосылки для разработки Руководства РС по оценке НДС судовых корпусных конструкций с помощью МКЭ для тех случаев, когда существующие в Правилах методики не позволяют выполнить соответствующие расчеты.

Предмет работы

Предметом работы является Руководство РС по оценке НДС судовых корпусных конструкций с помощью МКЭ, включающее принципы построения геометрической модели рассматриваемой конструкции и ее идеализации, выбора типа и параметров конечно-элементной сетки, построения конечно-элементной сетки, приложения нагрузок, задания граничных условий, учета геометрической и/или физической нелинейности, задания свойств материала, выбора и определения соответствующего НДС и оценки/анализа полученных результатов.

Актуальность темы

Актуальность темы обусловлена возможностью повышения конкурентоспособности требований нормативных документов РС и расширения состава оказываемых услуг в соответствии с требованиями современного рынка классификационных услуг. Актуальность темы подтверждена протоколом заседания секции НТС Регистра «Прочность и конструкция корпусов морских судов и плавучих сооружений» от 17.05.2018 г.

Задачи работы

Для достижения цели научно-исследовательской работы необходимо решить следующие задачи:

  • проанализировать имеющиеся разработки отечественных и зарубежных научных организаций по регламентации метода конечных элементов, провести анализ нормативных документов ведущих классификационных обществ;
  • оценить и проанализировать имеющиеся отечественные и зарубежные программные комплексы, реализующие построение и оптимизацию геометрических и конечно-элементных моделей, и алгоритмы оценки статической и динамической прочности конструкции с помощью МКЭ;
  • разработать алгоритм выполнения расчета прочности судовых конструкций с помощью МКЭ;
  • выполнить верификацию полученных результатов расчета по разработанному алгоритму;
  • с учетом полученных результатов разработать Руководство РС по оценке НДС судовых корпусных конструкций с помощью МКЭ.

Содержание работы

1. Анализ существующих требований иных классификационных обществ – членов МАКО к процедуре оценки НДС судовых корпусных конструкций МКЭ. Как минимум должны быть рассмотрены требования ABS, DNV GL и BV.

2. Оценка и анализ программных комплексов, позволяющих решать следующие задачи:

  • построение и оптимизация геометрической модели конструкции;
  • построение и оптимизация расчетной конечно-элементной модели;
  • приложение нагрузок к модели;
  • учет граничных условий модели;
  • учет геометрической и/или физической нелинейности;
  • возможность задания и/или наличие базы описания свойств материалов;
  • оценка статической и динамической прочности;
  • анализ полученных результатов.

3. Разработка требований по созданию геометрической модели, в соответствии с типом судна и допускаемым уровнем ее идеализации.

4. Разработка требований по построению расчетной конечно-элементной модели с применением стержневых, оболочечных, твердотельных или иных типов конечных элементов с возможностью их комбинации, в том числе по выбору типа, геометрии и размеров конечных элементов.

5. Разработка требований к более детальному рассмотрению мест возникновения концентрации напряжений, локальных зон и прерывистых связей, а также допущений при применении «измельченной» и/или «грубой» расчетной конечно-элементной сетки.

6. Разработка рекомендаций по приложению нагрузок к модели, а также рекомендаций по возможности замены нагрузок эквивалентными.

7. Разработка рекомендаций по учету граничных условий.

8. Разработка требований по учету геометрической и/или физической нелинейности, а также описание свойств материала при использовании физической нелинейности.

9. Нормирование допускаемых параметров НДС.

10. Подготовка проекта статьи по результатам проведенных исследований и работ для публикации в журнале «Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства».

 

Связанные новости
Сотрудники АО «ЦИФРА» приняли участие в расширенном заседании НТК АО «Газпром диагностика» по теме «Использование моделирования на основе метода конечных элементов (МКЭ) при проведении экспертизы промышленной безопасности линейной части магистральных газопроводов и шлейфов компрессорных станций».

18 июля Экспертный совет по аттестации программных средств при Ростехнадзоре принял решение включить АО «ЦИФРА» в перечень организаций-пользователей SCAD Office. Лицензия SCAD Office № 18320 и решение Ростехнадзора размещены в разделе Программное обеспечение.

Связанные публикации в блоге
На сегодняшний день крупнейшими производителями сосудов и аппаратов, работающих под давлением, является Китай, Германия, Канада, Великобритания, Россия и другие. Оборудование, изготавливаемое этими странами, поставляется и применяется по всему миру. При этом в каждой эксплуатирующей стране разработана своя нормативно-техническая база. Проблема заключается в том, что все нормы весьма разнородны по своему статусу и не образуют единой системы.
Бронеодеждой или БО согласно ГОСТ 34286-2017 называют средства индивидуальной броневой защиты, выполненные в виде пальто, накидок, плащей, костюмов, курток, брюк, комбинезонов, жилетов и т.п., предназначенные для периодического ношения с целью защиты туловища и (или) конечностей человека (за исключением стоп ног и кистей рук) от воздействия холодного оружия и огнестрельного стрелкового оружия, а также поражения осколками (далее - средства поражения). БО применяется тогда, когда может потребоваться защита жизни и здоровья человека. Она классифицируется и для нее проводятся испытания согласно назначенным классам.
Связанные вебинары
В рамках Договора о научно-техническом сотрудничестве между АО «ЦНИИМФ» и АО «ЦИФРА» на данном вебинаре заведующий отделом конструктивной надежности и защиты судов от коррозии АО «ЦНИИМФ» Алексей Петров расскажет об имеющемся опыте и перспективах использования компьютерного моделирования для решения различных задач, связанных с ремонтом или модернизацией судов в эксплуатации.
АО "ЦИФРА" объявляет о проведении серии лекций-вебинаров от ведущих приглашенных экспертов в области численного моделирования. В ходе первого вебинара данной серии будут рассмотрены вопросы прочностного анализа «легких» (lightweight) композитных конструкций при динамическом нагружении с использованием явных решателей (сеточного и бессеточного) ПО LS-DYNA.

Закажите расчет

Команде профессионалов
Изменить файл
Поля, отмеченные звездочкой (*) обязательны для заполнения.