Trong bài viết này, tác giả đã thực hiện một nghiên cứu về trạng thái ứng suất - biến dạng của kết cấu thân tàu cá vỏ thép (project 70133) bằng việc sử dụng Solidworks Simulation.
CHÀO MỪNG KỶ NIỆM NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11 NGHIÊN CỨU ĐỘ BỀN CỦA TÀU CÁ BẰNG VIỆC SỬ DỤNG SOLIDWORKS SIMULATION A STUDY OF STRENGTH OF FISHING VESSEL BY USING SOLIDWORKS SIMULATION ĐÀM VĂN TÙNG NCS Khoa Đóng tàu Công nghệ đại dương, Trường Đại học Tổng hợp Liên bang Viễn Đông, LB Nga Email liên hệ: damvantung@mail.ru Tóm tắt Việc sử dụng áp dụng hệ thống tự động kết hợp với chương trình phân tích kỹ thuật vào q trình thiết kế cách nhằm rút ngắn thời gian thiết kế, tiết kiệm chi phí sản xuất nâng cao chất lượng sản phẩm tạo Trong đó, phương pháp số cho phép chúng ta: đánh giá toàn độ bền kết cấu sản phẩm; xác định thành phần kết cấu làm giảm độ an toàn hoạt động sản phẩm; thực thay đổi cần thiết để đạt kết cấu với độ bền theo yêu cầu tối ưu hóa kết cấu sản phẩm.Trong viết này, tác giả thực nghiên cứu trạng thái ứng suất - biến dạng kết cấu thân tàu cá vỏ thép (project 70133) việc sử dụng Solidworks Simulation Từ khóa: Tàu cá, độ bền kết cấu thân tàu, trạng thái ứng suất-biến dạng, phân tích kỹ thuật, mơ hình 3D Abstract One of the ways to reduce the design time, economize to produce and improve the quality of the product is the utilization and application automated systems and engineering analysis In which, numerical methods allow us to: assess the structural strength of the product; determine which structural elements of structure will reduce the operational reliability of the product; make the necessary changes to achieve the structure with the required strength as well as the structural optimization of the product In this study, by using Solidworks Simulation, a study of stress-deformation state of the hull structure of fishing vessel (project 70133) was carried out Keywords: Fishing vessel, strength of hull structures, stress-deformation state, engineering analysis, 3D models Đặt vấn đề Trong trình thiết kế sản phẩm kỹ thuật thành phần kết cấu sản phẩm phải kiểm định thông qua giai đoạn phân tích kỹ thuật nhằm đảm bảo độ bền, tính cơng nghệ tính chất khác tác động nhiệt dựa theo tiêu chuẩn liên quan đến số chất lượng sản phẩm Phân tích kỹ thuật thực cách sử dụng chương trình thuộc hệ thống CAE (Computer-Aided engineering) kết hợp với ứng dụng chuẩn bị liệu tính tốn phương án nhằm tạo điều kiện cho lựa chọn tối ưu hiệu kết cấu sản phẩm [1] Solidworks Simulation hệ thống phân tích thiết kế kỹ thuật đầy đủ, cung cấp giải pháp toàn diện cho kiểu phân tích ứng suất - biến dạng Solidworks simulation rút ngắn thời gian tạo sản phẩm công sức việc tìm kiếm giải pháp tối ưu Trong kỹ thuật đóng tàu, Solidworks Simulation cho phép thực phân tích độ bền ngang, xác định trạng thái ứng suất biến dạng giải tốn tối ưu hóa độ bền kết cấu thân tàu Dựa tiêu chuẩn theo ứng suất cho phép tránh phá hủy ứng suất lớn tiết kiệm nguyên liệu vị trí có ứng suất nhỏ Bởi vậy, viết Solidworks simulation đề xuất sử dụng cho việc xác định trạng thái ứng suất - biến dạng kết cấu thân tàu cá (project 70133) khu vực khoang hàng Thiết lập mơ hình Tàu có hệ thống ngang với khoảng sườn 540mm Sườn thường xà ngang boong thường làm từ thép mỏ Hầm hàng tàu chia làm khoang theo chiều rộng với vách dọc Các vách dọc vách ngang gia cường nẹp đứng Khoang hàng có chiều dài l 5,94m Vật liệu đóng tàu thép cấp A có giá trị giới hạn chảy dẻo ReH=235MPa Mơ hình 3D tàu xây dựng dựa vào vẽ kết cấu vẽ bố trí chung tàu cá vỏ thép 70133 tham số hóa kích thước nhằm phục vụ cho tốn tối ưu hóa sau [2] 36 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 60 - 11/2019 CHÀO MỪNG KỶ NIỆM NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11 Hình Kết cấu mặt cắt ngang tàu cá 70133 Hình Mơ hình 3D thân tàu khu vực hầm hàng Tính tốn kết nghiên cứu Solidworks Simulation cung cấp khả đánh giá độ bền kết cấu dựa tiêu chí độ bền vật liệu dẻo (kim loại chịu uốn) Giá trị ứng suất kết cấu tính theo tiêu chuẩn Von Mises (ứng suất Von Mises) Theo đó, vật liệu bị phá hủy vị trí mà ứng suất Von Mises vượt giới hạn chảy (ứng suất cho phép) [3] Trong nghiên cứu này, ứng suất cho phép sử dụng giá trị giới hạn chảy dẻo vật liệu đóng tàu (R eH=235MPa) Tải trọng: Tải trọng tác dụng lên đáy tàu mạn tàu xác định theo Mục 1.3.2.1 thuộc đăng kiểm RS (Russian maritime register of shipping) [4] Theo mục 3.7.3.2 thuộc đăng kiểm RS [4], tải trọng tác dụng lên boong tàu cá xác định theo công thức (1) P 15 Trong đó: G m 3,8 Pn 15 11,275 12,56kPa Sn Sn 48,3 48,3 (1) G - khối lượng thiết bị boong (cần cẩu, tời, dây, lưới ), T; m - khối lượng hàng hóa boong sau lần kéo lưới, T; Pn d h 10,250 1,1 11,275kPa - áp suất nước biển tác dụng lên boong trường hợp bão gió (h - chiều cao thành tàu, m) Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 60 - 11/2019 37 CHÀO MỪNG KỶ NIỆM NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11 Hình Sơ đồ tải trọng tác dụng lên vỏ tàu Điều kiện biên: Kết cấu thân tàu tạo liên kết chặt chẽ vỏ tàu hệ thống khung dầm nhằm đảm bảo độ bền, tính ổn định độ an toàn thân tàu tác dụng ngoại lực [5] Mơ hình thân tàu nghiên cứu tính tốn với sơ đồ dầm: chiều dài có nửa mạn trái, gán liên kết đối xứng mặt phẳng đối xứng boong tàu liên kết ngàm mặt phẳng đối xứng thuộc vị trí sống đáy tàu Hình Sơ đồ điều kiện biên thân tàu Lưới: Chia lưới bước quan trọng việc phân tích độ bền kết cấu Thời gian tính tốn độ xác nghiên cứu phụ thuộc vào kích thước tùy chọn việc chia lưới Trong nghiên cứu lưới chia dựa độ cong (curvature - based mesh) Lưới thông số lưới thể Hình Hình Lưới thông số lưới Kết nghiên cứu: Kết nghiên cứu trạng thái ứng suất - biến dạng thân tàu cá 70133 thể Hình 6, 8, theo đó: + Ứng suất cực đại thân tàu xuất vị trí liên kết sườn xà ngang boong (FR.27) đạt giá trị max 196MPa (