8万吨半潜船锚机机架有限元分析与优化设计

摘要：Inventor建立锚机机架焊接组件的三维实体模型，有限元分析软件MSC. Nastran进行线性静力和强度分析，并对锚机机架的结构进行优化设计。

关键词：有限元分析;锚机机架;结构优化

中图分类号：TH12                                        文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）09-0089-02

0  引言

锚机是船舶甲板上的主要设备，是一种重要的辅机， 其主要作用是保持船位、紧急制动及使船安全靠离码头[1]。随着超大型货物的体积和重量越来越大，需要的半潜船的吨位也越来越大。同时，随着半潜船吨位的增加，锚机承受的载荷也越来越大，对其可靠性的要求也越来越高，另外由于考虑燃油经济性，半潜船重量控制越来越严格，需要严格控制锚机的重量。目前锚机的设计主要依据经验公式和简化的力学模型，缺少精确的强度计算方法，因此需要采用较高的安全系数，这就造成为了满足实际承载负荷，锚机的结构笨重和成本较高。本文利用CAE分析技术对其进行分析，以提高其可靠性，并通过优化分析，提升产品的竞争力，满足降本增效的需要。

1  有限元法

有限元求解過程包括计算对象离散化、单元分析和整体分析3个步骤[2]。

有限元的基本方程为：[K]{D}=[F]      （1）

式中：[K]——整体刚度矩阵;{D}——节点位移列阵;[F]——节点载荷列阵。

因此，利用边界条件，结合以上方程可以求出各点的位移及各单元应力。

2  建立有限元分析模型

2.1 锚机机架三维建模  用三维CAD造型软件Inventor，通过拉伸、旋转、孔等特征造型功能创建锚机机架组件所需各零件模型，并且根据各零件模型的装配关系，完成锚机机架的零部件装配，图1为锚机机架的装配图。……