客户案例 | 基于 Ansys 对海上浮式起重机臂架结构可靠性分析
Ansys渠道合作伙伴北京神州信盟亦对本案例做出贡献
浮式起重机由于海上作业环境的限制，其工作条件往往十分恶劣。特别是在一些海况复杂的海域，如北海严寒地带、南海酷热区域等。并且其作业内容一般是重大的海上项目，一旦结构发生破坏，造成的损失是不可想象的。因此，有必要对起重机在使用寿命范围内的结构安全进行评估，尤其是对于起重机最易发生破坏的臂架结构进行可靠性分析。
客户简介
华电重工股份有限公司（中文简称“华电重工”，英文简称“HHI”）是中国华电科工集团有限公司的核心业务板块及资本运作平台。华电重工以工程系统设计与总承包为龙头，EPC 总承包、装备制造和投资运营协同发展相结合，致力于为客户在物料输送工程、热能工程、高端钢结构工程、工业噪声治理工程、海上风电工程、光伏、氢能和智慧港机等方面提供工程系统整体解决方案。公司业务涵盖国内外电力、煤炭、石化、矿山、冶金、港口、水利、 建材、城建等领域。
挑战和需求
海上浮式起重装置
可靠性设计，假定设计变量为随机变量，依据可靠度或失效概率进行设计，也称为概率设计。相对于确定性的评价方法，可靠性设计方法不但能给出较准确的失效概率值，还可给出结构的设计参数敏感性分析结果。
有限元模型
加载示意图
灵敏度分析
解决方案
本次可靠性分析是以海洋石油工程股份有限公司的 2×8000T 大型浮式起重机作为研究对象。通过 Ansys 仿真软件对其力学性能进行分析验证，整个仿真分析采用 Ansys Mechanical 模块，操作易上手，内置相应材料及丰富单元，主要采用 beam、link、mass 及 shell 单元联合模拟。
相关 Ansys 软件
Ansys Mechanical
最终成果
对结构施加的载荷及约束情况，其中底座为固定约束；人字架之间、人字架与转台之间、臂架与转台之间的连接方式为铰接，采用耦合约束，释放旋转轴自由度，约束其他五个自由度；回转支撑处各个节点为全约束。通过 Ansys 仿真得到了各个设计关键点的可靠性数据，在设计前期及分析阶段节省了实验带来的人力及经济上的开销。
“Ansys 结构解决方案帮我们在设计早期确定了整个起重机臂架的可靠性数据，保证设计及生产周期的安全及合理性。”
王琪，华电重工股份有限公司副部长
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