摘要
海洋是国家利益竞技的角斗场，我国作为世界上首屈一指的海洋大国，拥有丰富的海洋资源。十八大首次系统提出海洋强国战略，随着国家对海洋开发的战略布局，海上工程项目陡然增加，使在海上施工的大型打桩船迎来飞速的发展，桩架系统作为打桩船的重要组成部分，前景十分广阔。本文针对大型打桩船桩架系统的设计与分析研究，为打桩船的发展提供重要的理论意义。论文主要研究工作如下： （1）研究海上打桩船的海上作业需求，分析桩架的性能需求及作业工况，对桩架的结构展开探究，设计出A型和Z型两种结构类型不同的打桩船桩架，对桩架系统的桩架、液压油缸进行结构参数设计，在SolidWorks中，对桩架系统的总体结构进行设计并建模。研究打桩船桩架系统倒桩的工作原理，并对桩架的倒桩系统进行设计，利用绞车和液压缸配合作为动力，通过绕在液压缸滑轮组上的钢丝绳达到油缸倾斜角度可调整的目的，实现桩架的倾斜倒桩和水平倒桩。 （2）根据有限元分析的基础理论与方法，应用Hypermesh建立桩架系统的简化分析模型，为提高有限元计算的效率和准确率，对桩架进行网格划分、质量检查、定义材料属性、定义边界载荷等有限元前处理，并针对A型、Z型两种不同结构类型的桩架在同一工况下进行强度对比分析，结果显示两者最大应力分别为348.5Mpa、321.3Mpa，满足强度设计要求，而且A型的体积和面积分别比Z型的高出1.35%、5.33%，最后选择Z型桩架做进一步研究。 （3）针对Z型桩架进行工况载荷的分析计算，利用Abaqus对Z型桩架进行有限元后处理，针对8种典型工况下的桩架进行仿真分析，包括液压油缸等关键构件，结果显示桩架在所有工况下受到的最大应力为327.3Mpa，液压缸的最大应力为175.7Mpa，桩架系统的强度和稳定性均满足规范要求。利用Hyperlife对桩架进行疲劳分析，结果表明桩架的疲劳寿命为1×1020，接近无限寿命。
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