13. Boat impact analysis - Tính toán va tàu

Dear các pro,
Mong AE cùng chấp bút để hoàn thiện topic này.

 

10. Boatlanding design -thiết kế giá cập tàu cho giàn

Dear các pro,
Mong AE cùng chấp bút để hoàn thiện topic này.

 

Ship impact là một phân tích phức tạp và nhiều người hay mắc lỗi, chủ yếu lỗi đến từ việc chưa hiểu tốt các tính năng, công cụ trong Sacs.
- Thông thường trong specification của khách hàng sẽ chỉ định các thông số dùng để làm boat impact analysis như trọng lượng tầu, vận tốc tàu...cho các trường hợp operating impact và extreme impact ( trọng lượng tầu và vận tốc lúc va chạm lớn hơn). Do đó đôi khi có trường hợp làm impact trên boat landing và trên jacket member cho cả hai trường hợp operating và extreme tuy nhiên có trường hợp operating được xem cho boatlanding còn extreme được dùng cho jacket, barge bumper.
Việc chọn điểm để làm thì thông thường xét ở 3 level khác nhau nhu LAT, horizontal level cao nhất của jacket và chọn thêm điểm giữa hai level đó là ok.
Mục đích của analysis này là để kiểm tra xem động năng va chạm liệu có được absorbed hoàn toàn bởi kết cấu hay không ( global and member deformation, member local denting, ship deoformation, shock cells...) mà sự phá hoại nếu có là cục bộ và chấp nhận được (joint failure ma không gây ra global collapse của toàn bộ kết cấu, plasticity member, ductility limit không bị vượt quá...)
Thông thường với trường hợp operating impact thì plasticity được chấp nhận nếu chỉ có ở impacted member và không được chấp nhận nếu xảy ra trên jacket leg member.
Cần thận trọng khi muốn kể đến local denting và nên khống chế % năng lượng lớn nhất có thể cho denting và denting depth vì nếu không phần này đôi khi rất lớn nhất là với member có bề dày nhỏ. Chú là khi đã dùng denting thì không cần lam unloading nữa vì tính toán ở giai đoạn này không còn đúng nữa.
Ship deformation thì cũng cần thận trọng và trong nhiều trương hợp thường không được kể đến hoặc đôi khi được ấn định luôn một giá trị cố định.
Khi dùng shock cell thì can chú ý các boundary condition cho cac thanh modelling shock cell.
- Ship impact analysis hay nhin chung analysis voi collapse mà dùng elastic plastic behavior thi hay gặp vấn đề về convergence. Chú ý cố gắng loại trừ việc dùng các thanh có độ dài quá nhỏ. Nên dùng một strain hardening lớn và các thong số cho convergence cũng rất quan trọng.
Khi lam ship impact có thể khai toàn bộ topside members và plates là elastic member để run chạy tốt, nhanh, whisbonne nữa.
Đã có trường hợp vi Topside quá phức tạp và modeling Topside không được tốt. Engineer thay topside bằng superelement rồi làm collapse chỉ với jacket va pile. Điều này sẽ cho các kết quả sai với psi interaction.
- Một điều phức tạp khác theo mình đó là giai đoạn post impact. Giai đoạn này là để kiểm tra xem sau impact collision, với những failure của joint hoac plasticity member, liệu kết cấu có thể làm viêc được không với các tải trọng bản thân, sóng gió 1 năm...mục đích là để có thời gian thay thế member/joint hỏng.
Với những member đã có plasticity sau impact thì thường sẽ đươc inactive trong model rồi run kiểm tra.
Với thanh không thể bỏ như jacket leg thì mọi người hay dùng residual stress combined với stress chạy post để kiểm tra nhưng cũng rất hay có sai sót. Cần thạn trọng.

Nhìn chung đây là vấn đề khá phức tạp. Hiện tại mình chỉ nhớ có thế vì cũng lâu chưa làm lại.
Nếu có gì chua chính xác mong có ý kiến đóng góp của các bạn.

 

Cảm ơn bạn pirlovn, đọc bài viết của bạn tôi đoán là bạn có hiểu biết khá tốt và có nhiều kinh nghiệm mảng này. Thôi thì cũng tiện tay ném thêm cục đá cho vui để AE bàn loạn. Theo tôi biết thì có 2 phần mềm được sử dụng phổ biến nhất hiện nay cho bài toán boat/vessel impact là Sacs collapse và Usfos (hiện nay thuộc bản quyền thương mại của DNV Software và tích hợp cùng bộ phần mềm Sesam). Trong đó Usfos được ưa chuộng hơn bởi tính chính xác đã được chứng minh, giao diện đẹp và kết quả hiển thị khá tường minh cùng uy tín xây dựng từ lâu nay còn Sacs collapse gần đây cũng được chấp nhận rộng rãi sau khi có nghiên cứu của MSL cho thây kết quả tính bằng Collapse là chấp nhận được. Đối với bài toán impact thì điều quan trọng nhất là người tính phải hiểu được cơ chế hấp thụ năng lượng của các thành phần tham gia va chạm mà thực chất là áp dụng định luật bảo toàn năng lượng: Động năng (kinetic energy) của tàu sẽ được chuyển hóa thành năng lượng biến dạng (strain energy) của impacted member, vessel's hull và chuyển vị của member bị va chạm cộng với chuyển vị tổng thể của cả hệ. Để kết quả tính thiên về an toàn người ta thường giả thiết là toàn bộ động năng của tàu sẽ được hấp thụ bởi hệ kết cấu thông qua các dạng: member denting, member bending, global deflection & joint flexibility. Mặc dù DNV đã nghiên cứu kết hợp thực nghiệm xây dựng lên một số đường cong thể hiện mức độ hấp thụ năng lượng của bản thân kết cấu một số loại tàu va chạm với một số tubular có đường kính nhất định nhưng nó ít khi được sử dụng trong tính toán boat impact cho các giàn khoan. Nếu anh em quan tâm đến tính toán này có thể đọc thêm trong section 18 & commentary C18 của API RP 2A.

 

Hai phương pháp này thực ra mà nói là như nhau, đều tạo một lực va chạm ban đầu của tầu vào kết cấu sau đó tăng dần bằng cách khai báo trong file collapse của Sacs, kết quả chạy ra sẽ tìm được năng lượng gây lõm tại tiết diện ống và kiểm tra với độ lõm cho phép, từ đó sẽ kết luận được với lực va như vậy kết cấu sẽ bị phá hủy tại thời điểm lực max là bao nhiêu.
Các công thức và điều kiện kiểm tra ghi khá đấy đủ trong basic design và API, trích dẫn để AE cùng tham khảo.
======
The vessel impact energy to be absorbed is calculated as follows:
1. Vessel impact energy
E=1/2Ds(1+a)v^2
Where,
E = Kinetic Energy (kN-m),
Ds = Mass of the ship, 1650 tonnes,
a = Added mass coefficient (0.1 for Bow/Stern impact and 0.4 for broadside impact),
v = Velocity of the ship (m/s)
2. Member Failure Criteria
Member failure criteria are set as a guideline for justifying whether a member is totally damaged. A totally damaged member shall fall in either one of the following criteria.
1. Member which plastic deformation takes place
2. Member which buckling failure takes place
3. Member with dent deeper than 25% of its outside diameter [(Dent / OD) > 0.25]

 

Bác nào cho em hỏi ý nghĩa của hệ số factor load trong bài toán phân tích boat impact được không ạ.
1) Mỗi step ứng với 1 giá trị factor load tăng dần.Hệ số đấy dùng để nhân với tải cơ bản nào ?
2) Cách chọn bao nhiêu điểm đối với mỗi case trong bài toán boatimpact để nhập tải or chuyển vị,số điểm này chọn dựa trên tiêu chí gì không và ứng với trường hợp nguy hiểm nhất không.
3) Và các điều kiện biên trong bài toán phân tích boat impact với giá cập tàu có sử dụng shockcell cụ thể là như thế nào.
4) Và bản chất về năng lượng khi phân tích bai toán boat impact đối với boatlanding Cách lấy năng lượng hấp thụ sau khi chạy sacs để kiểm tra và tính toán.
Do em cũng mới tìm hiểu phần này nên mong các pro chỉ giáo để em sáng tỏ và biết thêm nhiều kiến thức....Thank các bác nhiều. ;

 

hjc......e mới học và tìm hiểu mà bác.Bác đừng cười e vậy chứ.Nếu e nói sai j mong các bác chỉ giáo.Chắc do e chưa hiểu cơ bản....Trên đấy là những thứ e chưa hiểu nên e mong các bác chỉ bảo.
Cảm ơn các bác !

 

Boat landing (Giá cập tàu) với giàn khoan cố định bằng thép được thiết kế với tối thiểu 2 (hai) mặt sàn (deck) hay cao trình (level).
Trong trường hợp Boat landing cho giàn đặt trong vùng biển có dao động triều từ 1.6metres trở lên thì sẽ áp dụng 3 cao trình. Khi đó cao trình các mặt sàn sẽ quyết định theo công thức tham khảo dưới đây:
1. Highest landing elevation = HAT + freeboard.
2. Lowest landing elevation = LAT + freeboard +0.4m.
3. Mid landing elevation = Mid elevation between
highest and lowest landing.

Giá trị freeboat được lấy bằng trung bình freeboat của các tàu hoạt động trong khu vực giàn hoặc do chủ đầu tư chỉ định.

AE góp ý tiếp về các bài toán liên quan để tính toán cho kết cấu giá cập tàu, đầu vào tải trọng.
Trong một topic khác (topic số 13. Boat impact analysis) đã xuất hiện sự nhầm lẫn về thông số tải trọng giữa hai vấn đề với nhau?!