【導(dǎo)讀】船舶上層建筑整體吊裝是船舶建造中的一項(xiàng)新工藝。它對擴(kuò)大作業(yè)面，改善勞。動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率，縮短船舶建造周期、降低造船成本等具有很大的意義[1]。如何克服結(jié)構(gòu)重，尺度大，剛性小是擺在大型船舶上層建筑整體吊裝面。本論文以176000t散貨船上層建筑整體吊裝為研究對象，設(shè)計(jì)合理的吊裝方案，船上層建筑體吊裝時的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度特點(diǎn)、吊裝方案、臨時加強(qiáng)措施等進(jìn)行分析總結(jié)，并進(jìn)一步提出優(yōu)化建議。

　　

【正文】 江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院 圖 421 吊裝引起的上層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖（二） 圖 422 吊裝引起的上層建筑結(jié)構(gòu)變形云圖 28 江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院 圖 423 吊裝引起的 A. Deck 結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖 (一 ) 圖 424 吊裝引起的 A. Deck 結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖 （二） 29 江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院 圖 425 吊裝引起的 B. Deck 結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖 （一） 圖 426 吊裝引起的 B. Deck 結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖 （二） 30 江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院 圖 427 吊裝引起的 C. Deck 結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖 （一） 圖 428 吊裝引起的 C. Deck 結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖 （二） 31 江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院 圖 429 吊裝引起的 D. Deck 結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖 （一） 圖 430 吊裝引起的 D. Deck 結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖 （二） 32 江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院 圖 431 吊裝引起的 E. Deck 結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖 （一） 圖 432 吊裝引起的 E. Deck 結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖 （二） 33 江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院 圖 433 吊裝引起的 NAV. Deck 結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖 （一） 圖 434 吊裝引起的 NAV. Deck 結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖 （二） 34 江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院 圖 435 吊裝引起的 Compass. Deck 結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖 （一） 圖 436 吊裝引起的 Compass. Deck 結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖 (二 ) 35 江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院 表 41 176000 t 散貨船上層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)力與變形結(jié)果 甲板 最大應(yīng)力 (Mpa) 許用應(yīng)力（ Mpa） 位 置 最大變形（ m） A. Deck 246 235 Fr27甲板與甲板下兩側(cè)圍壁相交的直角區(qū)域 B. Deck 157 235 Fr27甲板與甲板前緣延伸甲板交接的區(qū)域 C. Deck 235 Fr33甲板與中間圍壁交接的直角區(qū)域 D. Deck 235 Fr32甲板在吊排下方內(nèi)側(cè)開口的直角區(qū)域 E. Deck 235 Fr35甲板電梯開口的直角區(qū)域 NAV. Deck 152 235 Fr32甲板兩端三角大開口轉(zhuǎn)角區(qū)域 Compass. Deck 92 235 Fr36甲板與中間的圍壁交接的區(qū)域 36 江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院 吊排結(jié)構(gòu)應(yīng)力 在工況二的條件下， 將 已完成的 該上層建筑有限元模型提交到 MSC\Nastran 進(jìn)行分析 計(jì)算，計(jì)算結(jié)果及數(shù)據(jù)如圖 437~圖 440 所示，其中：圖 437 所示為 NAV. Deck上的吊排結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖。圖 438 為 NAV. Deck 上的吊排結(jié)構(gòu)詳細(xì)應(yīng)力云圖 、 圖 439為 D. Deck 上的吊排結(jié)構(gòu)的應(yīng)力云圖、 圖 440 為 D. Deck 上的吊排結(jié)構(gòu)的詳細(xì)應(yīng)力云圖。吊排結(jié)構(gòu)應(yīng)力結(jié)果匯總見表 42。 圖 437 NAV. Deck 上吊排結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖 37 江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院 圖 438 NAV. Deck 上吊排結(jié)構(gòu)詳細(xì)應(yīng)力云圖 圖 439 D. Deck 上吊排結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖 38 江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院 圖 440 D. Deck 上吊排結(jié)構(gòu)詳細(xì)應(yīng)力云圖 表 42 176000t 散貨船吊排結(jié)構(gòu)應(yīng)力結(jié)果 吊 排 最大應(yīng)力（ Mpa） 許用應(yīng)力（ Mpa） 位置 NAV. Deck 235 Fr38+400 D. Deck 146 235 Fr33+400 吊裝方案強(qiáng)度分析結(jié)論及優(yōu)化建議 綜合表 41 及表 42 結(jié)果分析可以看出，該散貨船上層建筑在整體吊裝的過程中最大應(yīng)力如圖 441 所示， 由于在結(jié)構(gòu)建模時對該上層建筑模型進(jìn)行了部分簡化處理，該區(qū)域的肘板被簡化掉了，從而 導(dǎo)致 該 區(qū)域的 應(yīng)力值 稍 大于許用應(yīng)力值， 在此區(qū)域增加肘板能夠使得該區(qū)域應(yīng)力值減小 ， 低于最大許用應(yīng)力。 除此，別的區(qū)域最大應(yīng)力值均小于 最大 許用應(yīng)力值 ，比較合理。 吊排結(jié)構(gòu)所承受的最大應(yīng)力值為146Mpa，遠(yuǎn)小于許用應(yīng)力值，比較合理。 綜上所述，該 散貨船上層建筑整體吊裝的吊裝方案比較合理， 該上層建筑 結(jié)構(gòu) 強(qiáng)度 滿足吊裝強(qiáng)度 要求 ，整體吊裝能夠順利完成。 39 江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院 圖 441 吊裝引起的 A. Deck 結(jié)構(gòu)應(yīng)力詳圖 40 江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院 第五章 船舶上層建筑整體吊裝的 工藝的 未來及展望 船舶是復(fù)雜的水上工程建筑物，是大型綜合性工程，有 “水上活動城市 ” 之稱。2021 年之前，我國船市一片大好。 2021 年隨著 金融風(fēng)暴的襲擊，船舶行業(yè)受到 了很大的 打 擊， 許多船廠 接不到新的訂單 ， 更有的遭到 退單。同年， 溫 家寶 總理 參觀了 上海外高橋船廠，溫總理鼓舞員工們說 ： “只要有海的地方就需要船。 ”是的，整個地球，海洋的面積占據(jù) 78%，隨著科 學(xué)技術(shù) 的發(fā)展， 陸地終有一天滿足不了人類的生存空間， 人類必然會向海洋發(fā)展，如此，對 船舶的要求會越來越大 。 通過使用先進(jìn)的造船工藝可以 提高船舶質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，縮短施工時間， 這 是船舶行業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定階段的必然結(jié)果和要求。改進(jìn)造船工藝水平是提高船舶質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本的主要手段 [8]。 船舶上層建筑整體吊裝作為船舶 制造 中的一項(xiàng)新的工藝，它對擴(kuò)大作業(yè)面，改善勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率，縮短船舶建造周期、降低造船成本等具有很大的意義 ， 給我國的造船行業(yè)帶來了很大的方便。 然而， 由于 受到船廠起吊能力、搬運(yùn)設(shè)備、場地或吊裝水平的限制， 船舶上層建筑整體吊裝 仍然局限于尺度小，剛度大的船舶上層建筑 ，對于一些尺度大，重 量大的船舶上層建筑仍然采用老的 分段吊裝 方法 ，這無疑會 對 船舶建造水平的提升 有很大的影響 ， 如此可見，船舶上層建筑整體吊裝這項(xiàng) 新的 工藝 如今還只是一些大的船廠在用，還沒有受到廣泛的應(yīng)用 。 科技是發(fā)展的動力，時代在進(jìn)步，船舶行業(yè)的前景也是一片光明，造船設(shè)施也越來越先進(jìn)， 隨著 船廠起吊能力、搬運(yùn)設(shè)備、場地或吊裝水平 的不斷增加， 參與整體吊裝的船舶上層建筑尺度越來越大，重量越來越重 ，剛性越來越小。 目前， 國內(nèi) 絕大部分船舶公司 多 采用有限元分析軟件對 船舶 上層建筑整體吊裝進(jìn)行 有限元 強(qiáng)度分析，隨著計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展，有限元分析軟件的發(fā)展 也很快，這為上層建筑整體吊裝前的強(qiáng)度分析帶來了很大的方便，為船舶上層建筑整體吊裝方案提供理論與實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)支撐。在不久的將來，有限元分析軟件會更加的普遍，使用起來會更加的方便。 利用有限元軟件對船舶上層建筑整體吊裝強(qiáng)度進(jìn)行有限元分析會更加的方便、普通 、快速， 分析的結(jié)果會更加的 準(zhǔn)確 。 41 江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院 結(jié) 語 本課題以 176000t 散貨船上層建筑結(jié)構(gòu)為模型，利用 MSC/PATRAN 和MSC/NASTRAN 軟件 分別 對該上層建筑的整體吊裝強(qiáng)度 以及吊排結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 進(jìn)行有限元分析，通過對 計(jì)算 結(jié)果的分析 研究 我們 可以發(fā)現(xiàn)， 該散貨船上層建筑整體 吊裝方案較合理，該上層建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及吊裝過程中所使用的吊排結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足強(qiáng)度規(guī)范 要求。 通過這對這個課題的分析研究發(fā)現(xiàn) 設(shè)計(jì)一個合理的吊裝方案是保證船舶上層建筑整體吊裝能夠順利完成的重要組成部分。在吊裝過程中，吊排所在的甲板區(qū)域以及甲板下方圍壁區(qū)域所受的應(yīng)力值比別的區(qū)域較大，因而 在 該區(qū)域應(yīng)采取加強(qiáng)措施，同時， 為了防止開口部分應(yīng)力集中， 該區(qū)域 的所有開口 均 在整體吊裝完成后再單獨(dú)進(jìn)行開口。同時，選擇合適的吊排也很重要，吊排與吊繩接觸的點(diǎn)所受應(yīng)力值較大， 應(yīng) 采取加強(qiáng)措施。 42 江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院 致 謝 43 江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院 附 錄 參考資料 [1] 張延昌，王自力，羅廣恩。船舶上層建筑整體吊裝強(qiáng)度有限元分析 [J]。船舶工程， 2021， 28（ 3）； 7073 [2] 熊仕陶 船舶概論 [M] 哈爾濱工程大學(xué)出版社 2021 年出版 [3] 余林波，黃其柏，張永波，等。雙層浮筏隔振系統(tǒng)筏體結(jié)構(gòu)與隔振特征的研究[J]。噪聲與震動控值， 2021（ 4） 79 [4] 30 萬噸 FPSO 上層建筑分段吊裝強(qiáng)度有限元分析 [J]。江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院 [J]。 2021 76 [5] 劉兵山，黃聰 ，等。 Patran 從入門到精通 [J]。北京：中國水利出版社； 2021 [6] 鄧凡平 有限元分析自學(xué)手冊 人民郵電出版社 [7] 船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度直接計(jì)算指南 中國船籍社 [8] 周波 船舶相關(guān)工藝的應(yīng)力與變形問題研究 [J] 大連理工大學(xué) 2021 [9] 船體分段吊裝工藝，江蘇船舶， 1990（ 2） [10] 吳仁元 謝祚水 李治彬 船體結(jié)構(gòu) [M] 國防工業(yè)出版社