Strukturna analiza kućišta kolotura podiznog stupa na jaružaru

professional thesis

• Author: Filip Rožić
• Mentor: Smiljko Rudan (mentor)
• Committee member: Kalman Žiha (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Smiljko Rudan (član povjerenstva)
• Committee member: Albert Zamarin (član povjerenstva)
• Committee member: Ivica Skozrit (član povjerenstva)
• Committee member: Joško Parunov (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture; Zagreb
• Defense date and country: 2013-10-22, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Shipbuilding

Abstract

Tema ovoga rada je strukturna analiza kućišta kolotura na 60 metara dugom
samohodnom jaružaru. Analiza naprezanja i deformacija provedena je metodom
konačnih elemenata pri čemu su korišteni pločasti elementi linearne i parabolične
formulacije u analizi modela broda i kućišta te volumni elementi u analizi podmodela
na mjestu najvećeg naprezanja. Generiran je globalni model jaružara i lokalni model
kućišta kolotura, odakle su tehnikom podmodeliranja preuzeti pomaci i zatim narinuti
u vidu opterećenja na kritičan strukturni detalj. Softverski paket korišten pri izradi
ovog rada je FEMAP/NX Nastran. Uz statičku analizu provedena je optimizacija
konstrukcije s ciljem uštede materijala uz uvjet stabilnosti konstrukcije, odnosno
zadovoljavanje dopuštenih vrijednosti naprezanja, pomaka i faktora izvijanja. Nadalje,
optimizacijom je zadovoljen uvjet funkcionalnosti, odnosno određena je najmanja
debljina čeličnog lima do koje se može vršiti zavarivanje punom penetracijom.
Optimiranoj konstrukciji određen je životni vijek i broj ciklusa do loma korištenjem S-N
krivulja (Wöhlerove krivulje) pri čemu je funkcija opterećenja određena na temelju
vrijednosti žarišnih naprezanja pri režimima rada opisanim u sljedećim poglavljima.
Provedena je i nelinearna analiza konstrukcije s kojom se razmotrilo ponašanje
konstrukcije u elastično-plastičnom području. Ta analiza provedena je korištenjem
softverskog paketa LS Dyna koji se također bazira na metodi konačnih elemenata. U
radu je detaljno definiran proces gibanja jaružara i kako taj proces utječe na
naprezanja u kućištu kolotura.

Abstract (english)

Subject of this thesis is structural analysis of sheave housing on 60 m long selfpropelled dredger. Stress and strain analysis has been carried out with finite element
method, by using shell elements of linear and parabolic formulation to calculate ship
model and sheave housing, and by using volume elements for submodel analysis at
sections with biggest strain.
Global and local model have been made where submodel techinque was used to
applie displacement from global model to local. Software used for calculation is
Femap with NX Nastran solver. Design optimization has been carried out with a final
goal of minimizing construction weight thus satisfying construction stability regarding
allowable stress, allowable translation and buckling factor. Furthermore, optimization
satisfied functionality condition; allowable plate thickness for full penetration welding
has been determined. Construction life expectancy and number of cycles to failure
has been determined according to S-N curves (Wöhler curves) where load function
has been determined due to hot spot analysis under working regime described in the
following chapters. Nonlinear analysis has been carried out with a final goal of
determining construction behavior in elastic-plastic area. That analysis was made in
LS Dyna, software that uses and calculates finite elements. Overall system function
including process of rigging and effect it has on stress changes in sheave housing
has been described in detail in this thesis.

• Keywords: Strukturna analiza; izvijanje; optimizacija; podmodeliranje; koncentracija naprezanja; žarišna naprezanja; zamor materijala; S-N krivulje; linearna statička analiza; nelinearna statička analiza
• Keywords (english): Structural analysis; buckling; design optimization; submodeling; stress concentration; hot spot stress; fatique; S-N curves; linear static analysis; nonlinear static analysis
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:235:148199
• Study programme: Title: Mechanical Engineering and Naval Architecture - specialist; Study programme type: university; Study level: postgraduate specialist; Academic / professional title: sveučilišni/a specijalist/specijalistica strojarstva i brodogradnje (sveučilišni/a specijalist/specijalistica strojarstva i brodogradnje)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2021-05-27 12:41:52