2004双舷侧散货船结构强度直接计算指南.docx

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1、2004第1章总则11.1 一般规定11.2 定义2第2章载荷直接计算32.1 一般规定32.2 船舶静水载荷的计算32.3 波浪载荷3第3章设计载荷63.1 货物压力63.2 舷外水压力73.3 端面弯矩9第4章有限元结构模型114.1 坐标规定：114.2 模型网格划分：11第5章边界条件13第6章计算工况146.1 总强度的设计载荷条件146.2 局部强度的设计载荷条件146.3 计算载荷工况15第7章许用应力19第8章平板屈曲208.1 一般规定208.2 计算方法211.1 一般规定1.1.1 本指南适用于欲取得IACSURS25相关附加协调标志的双舷侧散装货船的结构强度直接计算C如

2、涉及到其他的规定，可使用中国船级社有关的规范与指导性文件。1.1.2 对于船长大于或等于150m、在载货区域采用双舷侧结构,且舷侧外板与内舷板的垂直间距不小于100Omm的散装货船应根据本指南进行结构强度直接计算。1.1.3 双舷侧结构内，内、外壳肋骨（对应横骨架式）面板间的净宽度（W）应不小于60Omm；在货舱长度的平行中体部分，设置在内、外壳纵骨（对应纵骨架式）面板间的净宽度（W）应不小于800mm,或超过货舱长度的平行中体部分，此宽度可以小于80Omm（船体结构形状必须改变时）但不得小于600mm。1.1.4 指导性文件给出了对于双舷侧散货船主要构件进行直接计算的方法和要求。1.1.5

3、协调附加标志、附加标志与注释：凡在2003年7月1日以后建造的、SSK（根据URS2.1的定义）大于或等于15Om的散货船（根据URZlI22的定义），须按照以下（1）（3）所规定的内容选择协调附加标志，视设计情况进行（4）和/或（5）的注释。（DBe-A:散货船装载密度L0tm3及以上的干散货，最大吃水时有特定的空货舱，还应满足下述BC-B的条件。（2） BC-B：散货船均匀装载密度1.0tm3及以上的干散货，最大吃水时没有空货舱，还应满足下述BC-C的条件。（3） BC-C:散货船均匀装载密度L0tm3以下的干散货，最大吃水时没有空货舱。（4）附加标志：最大货物密度x.y（Un?）（如果B

4、C-A、BC-B的散货船的设计装载货物密度小于30tms时）noMP对于设计条件中没有多港装卸的散货船（MP：Multi-Port）（5）注释：允许所规定的空货舱组合a,b,（对于BCA的散货船）1.1.6 结构模型和载荷规定应能充分反映下述结构响应：纵向构件在局部载荷和总纵弯矩载荷作用下的应力；主要横向构件（包括横舱壁）的应力；主要构件的屈曲控制。1.1.7 送审的直接计算技术文件应包括：（1）所使用的图纸清单；（2）结构有限元模型的详细描述；（3）结构模型和相关属性图形；（4）所使用的材料特性详细情况；（5）边界条件的详细描述；（6）所施加的载荷的详细情况；(7)描述与载荷有关的结构模型的

5、响应图形和结果；(8)总体和局部变形的归纳与图形；(9)描述所有构件的VOnMiSeS应力，各方向应力和剪应力不超过强度标准的汇总和详图；(10)板的屈曲分析和结果；（三）显示满足或不满足强度标准的结果表格输出；(12)必要时，对结构的建议修改方案，包括修改后的应力评估和屈曲特性。1.2 定义1.2.1 单位制定义质量：吨；长度:米(m)；时间：秒(三)；力：牛顿(N)或千牛顿(kN)；应力：牛顿/毫米2(Nmm2)；压力:千牛/米2(kN/!?)。符号规定1.船长，m；与CCS钢质海船入级与建造规范(2001版)第2篇第1章第1节的定义相同；B船宽，m；与CCS钢质海船入级与建造规范(200

6、1版)第2篇第1章第1节的定义相同；D一一型深，m；与CCS钢质海船入级与建造规范(2001版)第2篇第1章第1节的定义相同；d一一吃水，m；与CCS钢质海船入级与建造规范(2001版)第2篇第1章第1节的定义相同；Cb方形系数；与CCS钢质海船入级与建造规范(2001版)第2篇第1章第1节的定义相同；V-航速，kn；g重力加速度，g=9.8InVs2；Cw波浪系数；海水密度，=1.025tm3;,2OO2OeVonMiSeS应力(Nmm-),=Jxy2Xyy；ox单元X方向的应力(Nmm；Oy单元y方向的应力(Nmm3；,x单元Xy平面的剪应力(Nmm；o船体梁纵向的应力(Nmm2)；。“船

7、体梁横向或垂向的应力(Nmn);T一一腹板总深度的平均剪应力(Nmm2)；k一一材料换算系数；E一一材料弹性模量。对钢材，=2.06x105NZmm2；V一一材料泊松比。对钢材，V=O.3。第2章载荷直接计算2.1 一般规定船舶在海上航行时，除承受浮力、货物载荷及相应的惯性载荷外，还承受来自波浪引起的波浪载荷，本节规定了船舶静水载荷和波浪载荷计算的基本原则。船舶的静水载荷和波浪载荷可按本社认可的计算程序进行计算。2.2 船舶静水载荷的计算2.2.1 重量曲线将各项重量(船体、设备、货物)沿船长方向分解成梯形重量分布块，逐项叠加形成给定工况下的船体、设备及货物重量曲线w(x)。对于船长15Om及

8、以上的双舷侧结构散货船建议以肋距计算重量分布曲线W(X)2.2.2 浮力曲线基于船舶静水平衡条件，求得船舶的平衡浮态(以首吃水、尾吃水表达)，进而求得沿船长分布的浮力曲线b(x)2.2.3 剪力、弯矩曲线作用在船体梁上的静水剪力NS(X)和静水弯矩MS(X)为：NS(X)vv(x)b(x)dxkNMs(x)NS(X)dxvv(x)b(x)clxdxkNm000船体首尾端是自由端，首尾端点处的剪力、弯矩计算值不为零时，需对剪力曲线和弯矩曲线予以修正。2.3 波浪载荷2.3.1 适用范围本节建议的计算方法适用于：1.500m1./D172.3.2 计算方法及其假定(1)波浪载荷可用二维线性切片理论

9、或三维线性理论进行计算(2)海况条件:海浪谱采用下述P-M谱：L 24L 5 exp22为其他值式中：组合波与主浪向的夹角，rad；2cos2能量扩散函数；H1一一有义波高,m;3T2一一海浪跨零周期，s；波浪圆频率，rad/s。进行波浪载荷长期预报时认为对应每一周期的波高呈RayIeigh分布，而航向属于均匀分布。(3)计算波浪弯矩时取航速为。节，计算波浪压力时取为船舶设计航速的2/3。(4)计算波浪弯矩时概率水平取IOt计算波浪压力时概率水平取10：2.3.3 船舶的横摇惯性半径和横摇临界阻尼系数：在船舶设计阶段，船舶的横摇惯性半径可取为：0.356(满载)0.328(压载)船舶的横摇临界

10、阻尼系数可取为：0.102.3.4 波浪载荷计算(1)垂向波浪弯矩MV和剪力R设按上述方法和规定计算所得的船中剖面波浪垂向弯矩为MW则沿船长的设计波浪弯矩M为：中拱M)MChbMWkNm中垂j()MCsbMWkNm式中：Mw一一由程序计算所得的船中剖面处的垂向弯矩，kNm;M弯矩沿船长的分布系数，一般情况下可按CCS钢质海船入级与建造规范(2001版)选取Chb,Csb非线性修正系数，按下式确定：IIU(Cz)U./)COff95Cb55(C0.7)95g55(Cb0.7)式中：Cb方形系数，不小于0.6。设垂向波浪剪力的程序计算值为，则沿船长的设计垂向波浪剪力R为：中拱()FGFWkN中垂F

11、r()FC1FswkN式中：Fw由程序计算所得的船中剖面处的垂向剪力，kN；Fl,F2一一剪力分布系数，可按钢质海船入级与建造规范(2001版)选取Cs修正系数，按表2.3.4确定。表2.3.4修正系数CS船长(m)CS船长(m)Cs船长(m)Cs船长(m)Cs901.52122001.27273201.33484201.34711001.45732201.27713401.34744401.35361201.37052401.28703501.33134601.36041401.31902601.30033601.33274801.36741601.290028013152380133655

12、00137431801.2760300132764001.3414第3章设计载荷3.1货物压力货舱内货物压力通过下式确定：Pi 10 (1 0.35kNm2式中：C货物密度3300 L劭 I1075( 100tm3 ；-)15 0.067PW(15OmWE OOOm )i32.25 0.2K JL(300mL 350m )(35OmWZW500 m)另行考虑kbsinta112(45。0.5)cos22板看水平面之间的夹角（如，舱壁、舷侧板为90,内底板为0。）；货物的休止角（矿石和煤为35。，盐、黄砂、石子、谷物等为30。，水泥为25。）；hd一一计算点至货物顶面的垂直距离，mo货物顶面的横

13、向形状如图3.1,船长方向认为是均匀分布的。货物顶面，沿纵向均布；沿横向，为抛物线方程：zsh(1b=Bl2,Bj为货舱宽度;顶面至连线的最大距离为抛物线部分的面积为,b力=tan22 7A =-b tan3ha ZS h(=35)其中ZS一货物顶面至连线的距离,hlib双层底高度，m；Z计算点的垂向坐标，从基线量起，m；ho：应根据该舱的载货量、货物密度以及横剖面形状计算，不小于底边舱斜板顶点至内底的距离，m图3.1货物顶面形状压载舱内液体压头取至通气管顶；重压载货舱内的压头取至舱口围板顶。3.2舷外水压力对于舷外水压力，可按2.3节要求进行直接计算或采用下述两种方法之一：3.2.1方法一(1)满载工况舷外水压力由静水压力和波浪水动压力两部分组成在基线处：/IUa1IVkNm2在水线处：Pw3Cm.kNm2在舷侧顶端处：Ps3P。kNm2甲板上的水动压力-Pd2.4PokNm2式中：P0Cw0.67(。d)C.,.10.75(3OOL)1690mL300m10010.75300mL35Omj10.75(：350)1.5350mL5OOm150(2)其他状态在基线处：PbIOJwkNm2在水线处：PW0.0kNm2式中：儿为对应装载工况下的实际吃水，m0舷侧其他部位的舷外水压力按线性插值确定。上述给出了基线、水线、舷侧顶端处的水动压力计算公式,3.2.2方法二(1)静