新造船舶结构强度校核.ppt

1新造船舶结构强度校核 干货船结构图散货船结构图矿沙船结构图单壳油船结构图双壳油船结构图集装箱船结构图一．总纵强度 n1.船体梁的载荷 n1) 静水弯矩与静水切力n2).波浪弯矩与波浪切力n3) 合成弯矩与合成剪力 n2. 船体梁剖面特性计算 应以下述工况计算船体梁各横剖面处的静水弯矩和静水切力 满载出港 到港 压载出港 到港 对装载手册中所规定的各种工况也应计算 在计算静水弯矩和静水切力时向下的载荷取为正值向上的载荷取为负值从尾端向船首沿船长积分 静水弯矩M s 和静水切力Fs 的符号正负规定见下图 通常按出港和到港情况并应考虑燃料淡水和贮藏品等对下列工况沿船长计算各横剖面的静水弯矩 Ms 和静水切力Fs（1）货船集装箱船、滚装船和冷藏货船散装货船矿砂船 最大吃水时的均匀装载工况 压载工况 特殊装载工况如小于最大吃水时的集装箱装载或轻载工况重货空舱或 非均匀货物装 载工况装甲板货工况等如适用时 短程航行或港内工况如适用时 坞内起浮工况 装卸瞬时工况（适用时） （2）油船： 均匀装载工况（不包括干压载舱和清洁压载舱）和压载或部分装载工 况 任何指定的非均匀装载工况 在航行途中明显不同于压载工况的与清舱或其他操作有关的工况 坞内起浮工况 装卸瞬时工况如适用时 （3） 化学品船 计算工况与油船指定的工况相同 装载高密度货或加热货和需隔离的货的工况满足下列条件的船舶 L≥65m L/B>5 B/D≤2.5 Cb≥0.6对于不满足以上条件的船舶，其波浪载荷应采用直接计算确定 船体梁各横剖面的中拱波浪弯矩M W （+）和中垂波浪弯矩M W(+) 应按下列公式计算 式中 M ---弯矩分布系数 L--- 船长m B--- 船宽m C b--- 方形系数但计算取值不得小于0.60 C---- 系数按下列各式计算船体梁各横剖面的中拱波浪切力F W 和中垂波浪切力F W 应按下列各式计式中 F 1 和F 2--- 切力分布系数 C--- 系数 C b--- L ---船长m B--- 船宽m满足下列条件的船舶 L≥65m L/B>5 B/D≤2.5 Cb≥0.6对于不满足以上条件的船舶，其波浪载荷应采用直接计算确定 3) 合成弯矩与合成剪力计算 M(+)=Ms(+)+Mw(+) 中拱弯矩 M(-)=Ms(-)+Mw(-) 中垂弯矩 F(+)=Fs(+)+Fw(+) F(-)=F(-)+F(-) 当船体剖面惯性矩计入强力甲板以上的结构（如舱口围板、凸形甲板）的情况时，在计算船体梁剖 面模数时所用的计算点到中和轴之间的垂直力臂Zt应按下式计算Zt的计算值应大于中和轴到强力甲板 边线的垂直距离，式中：Zc--- 中和轴至连续强力构件顶点的垂直距离m y ---连续强力构件的顶点与船体中心线之间的水平距离m B1---计算剖面处的船宽m 在计算中Zc和y均应量到能给出Zt 最大值的位置 如甲板纵骨或纵桁布置在强力甲板以上其剖面积可全部计入船体梁剖面模数。

力臂Zt 为中和轴到强 力甲板边线的垂直距离加上纵向构件的高度 强力甲板及其以下所有在0.4L区域内连续的纵向构件的剖面积均可计入船体梁剖面模数，强力甲板以 上可计入舷顶列板伸出强力甲板的部分和连续的舷边角钢的剖面积，强力甲板以上的连续凸形甲板和 连续纵向舱口围板，多个并列舱口的内侧舱口围板除外，当由纵舱壁或高腹板桁材作有效支持时也可 将其剖面积计入船体梁剖面模数 3船体梁的强度校核3．1 船体梁弯曲强度 n3．2 船体梁剪切强度与曲屈强度 n3．3大开口强度计算 n3. 4 装载手册的的审核n3. 5 装载仪 船体梁弯曲强度 基本剖面模数---船中最小剖面模数W0应不小于按下式计算所得之值 W0=CL2B(Cb+0.7）cm3 式中 C --- 系数 Cb --- 方形系数 L --- 船长m B --- 船宽m许用静水弯矩 沿船体梁各横剖面处的许用静水弯矩Ms（+）和Ms（+）应按下列公式计算 Ms（+）=M–Mw(+) kN m Ms (-) =-M - Mw(-) kN m 式中 Mw--- 波浪弯矩 M --- 许用合成弯矩,KN.m, 按下列两式计算取较小者其中 Fd,Fb局部构件的折减系数 Wd甲板处的剖面模数cm3 Wb 龙骨处的剖面模数cm3[σ] 许用弯曲应力175/K，N/mm2，其中K为材料换算系数 一般材料力学中的计算公式，即：L=NS/IT 式中： I——为船体剖面对中和轴的惯性矩；S——为求切应力点一侧剖面积对中和轴的静力矩；t——为求切应力点板的总厚度。

许用静水切力应按下列公式计算式中：Fw--- 波浪切力，kN； [τ]---许用剪切应力,N/mm2, I--- 计算横剖面对水平中和轴的惯性矩cm4 S--- 计算横剖面上,水平中和轴以上有效纵向构件对水平中和轴的静矩,cm3 δ1,δ2 修正系数 t1--- 计算剖面上水平中和轴处舷侧外板的厚度双壳船为内外壳板厚度之和m m t2--- 计算剖面上水平中和轴处纵舱壁板的厚度 mm f1，f2，m1及m2系数 许用剪切应力[τ]=110/K， N/mm2 其中K为材料换算系数 所谓的大开口船定义符合下述任一条件的甲板开口为大开口 （1）b/B1〉=0.7 (2)lH/lBH>=0.89 (3)b/B1>0.6 和lH/lB>0.7 式中 b---开口宽度m 如果有几个舱口并列则b 代表各开口宽度之和 B1--在开口长度中点处包括开口在内的甲板宽度，m LH---舱口长度m LBH---每一舱口两端横向甲板条中心线之间的距离m 如图1 1 2 17 如舱口前或后再无其他舱口时则 lB H 算到舱壁为止大开口船载荷分静水弯矩、垂向波浪弯矩、水平波浪弯矩、波浪扭矩、货物扭矩大开口船的应力 a 船舶在迎浪时静水弯矩与垂向波浪弯矩形成的正应力 b 船舶在斜浪状态时的垂向弯曲正应力，水平弯曲正应力与水动力扭矩及货物扭矩所产生的 翘曲正应力之和 c 翘曲应力的产生，计算需用直接计算法（迁移矩阵法）强度校核除满足一般船总纵强度以外 以上应力也需满足，另外还需满足刚度要求：强力甲 板的舱口平均扭转角不超过0.006º/m, 强力甲板舱口的对角线伸长不超过35mm 3.4 装载手册的的审核 船舶竣工后，设计部门应及时编制该船的装载手册，并送审。

对船长65m及以上的海船，装载手册应包括以下内容：(1) 船舶类型和主要参数；(2) 船舶设计所依据的装载工况，包括静水弯矩和剪力许用值；(3) 静水弯矩和剪力的许用值的计算结果，以及适用时扭转载荷和横向载荷的许用值的计算 结果；(4) 舱口盖、甲板、双层底等结构的许用载荷；(5) 稳性资料o对船长150m及以上的散货船、矿砂船和混装船，装载手册应包括以下内容：(1) 船舶类型和主要参数；(2) 船舶设计所依据的装载工况，包括静水弯矩和剪力的许用值；(3) 静水弯矩、剪力的许用值的计算结果，以及适用时扭转载荷的许用值的计算结果；(4) 对拟装载密度为1.0t／m3或以上散装货物，其建造合同签于1998年7月1日或以后的单舷 侧结构散装货船，应提供在货舱进水状态下的许用静水弯矩和剪力以及计算结果的包络线；(5) 满载吃水时空舱的货舱或货舱组如果在满载吃水时不允许空舱，则在装载手册中应有 明确的说明；(6) 作为货舱中部位置的吃水的函数的形式给出每一舱内最大许用载货量及所要求的最小载 货量和双层底内水和油的重量；(7) 内底板的最大许用载荷以及除散货以外的货物性质的说明书；(8) 甲板和舱口盖的最大许用载荷。

如果船舶未批准在甲板和舱口盖载货，则在装载手册中 应予以明确说明；(9) 最大的压载水变化率以及关于以能达到的压载水变化率为基础的装载计划应取得港口方 面同意的建议；(10) 装／卸货顺序表(11) 稳性资料3．5 装载仪 3.5.1.规范规定下列船舶应配载装载仪： 100米及以上的应考虑大开口处船体梁垂向弯曲和水平弯曲以及扭转和横向载荷所产生的合成应力 的甲板大开口船舶； 100米及以上的可能非均匀装载的船舶即货物和或压载可以是不均匀分布； 100米及以上的化学品船和气体运输船 船长150 m 及以上的散货船矿砂船和兼用船 3.5.1 装载仪的一般要求 总强度 对某艘船舶而言，只有总强度方面的要求是强制的，完整稳性、谷物稳性和破舱稳性计算为非强 制的. 软件应能计算并显示任何装载和压载工况下的静水弯矩和静水切力曲线，计算并显示最大静水弯 矩及最大静水切力值及其发生位置 软件应能计算并显示任何装载和压载工况下的沿船长计算点处静水弯矩、静水切力值及其许用值 ，并显示其与许用值的百分比，如超出许用值，应能自动报警 软件应能在适用时显示沿船长计算点处许用静水扭矩值和舷侧载荷 软件应能在适用时计算并显示沿船长计算点处因货物装载不均匀而产生的静水扭矩值，并与许用 值比较。

静水切力、静水弯矩、静水扭矩最大值及其沿船长各计算点处的计算值与完工装载手册计算结果 相比，误差控制在下标范围内 ┌──────┬───────┬────────┬───────┐ │ C／B≥50％ 50％>C／Ｂ》30％ │ C／Ｂ<30％ │ ├──────┼───────┼────────┼───────┤ │ 静水切力 D≤3％ D≤5％ 不比较 │ ├──────┼───────┼────────┼───────┤ │ 静水弯矩 D≤3％ D≤5％ 不比较 │ ├──────┼───────┼────────┼───────┤ │ 静水扭矩 D≤3％ D≤5％ │ 不比较 │ └──────┴───────┴────────┴───────┘ 二．局部强度 n1. 外 板 n2. 骨 材 规范给出的横骨架式及纵骨架式在船中部0.4L区域内船底板厚度的公式船底板厚度公式抄录如下 ：船底为横骨架式时：t1=0．072sE-1(L+170)√Fb mmt2=7.0s√(d+h1)Fb mm船底为纵骨架式时：t1=0.043s(L+230)√Fb mmt2=5.6 s√(d+h1)Fb mm式中：s——分别为肘骨间距或纵骨间距，m，L=船长，m，但计算时取不大于200m；Fb=折减系数；E=1+s2／S2，E暂且称为板格系数，S为船底桁材或内龙骨间距， 次要构件的带板宽度，取一个肋骨间距。

主要构件的带板面积：A=10fbtp CM2 式中f--- 系数等于0.3(l/b)2/3 ,但不大于1b--- 主要构件所支承的面积的平均宽度ml --- 主要构件的长度mtp--- 带板的平均厚度m mbf--- 主要构件面板宽度mtf--- 主要构件面板厚度mm三．直接计算简介四． CCS审图所用计算软件简介 。