8000t江海直达驳船的全船结构强度直接计算
中国船级社 船舶强度直接计算指南
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74-江海通航船结构强度研究
江海江海通航通航通航船船结构结构强度强度强度研究研究刘成岗1,祝海勇,王威1.中国舰船研究设计中心,湖北武汉 430064摘 要: 在恶劣海况情况下,对某江海直达船舱段结构强度进行实船测试。
并对测试船舶建立舱段有限元模型,按照规范规定的波浪情况对舱段模型施加相应波浪载荷。
将仿真结果与实船测试应力值进行比较,证明规范制定的波浪载荷可以满足海上航行时的各种恶劣海况。
将仿真结果与许用应力比较,验证了船体结构有过大的安全余量,船体构件尺寸可相应酌情减弱。
关键词关键词::江海通航船、实验、强度、有限元Research on the structure strength ofriver-sea-through ships based on ship experimentAbstract : The ship experiment for the structure strength of river-sea-through ships was carried out in bad sea state. And the finite element model of its cargo hold is built. According to the wave condition in the Rule, the corresponding wave loads are applied on the model. From the comparison between the simulation results and the experiment stress values, it’s proved that the wave load in the Rule can equal to all bad sea states. And from the comparison between the simulation results and the allowed stress values, it’s proved that the ship structure has redundant safety margin, and the structure sizes can decrease properly. Key words :River-sea-through ship; experiment; strength; finite element1 引言引言江海通航运输由于减少中间环节、消除了货物损耗,大幅降低运输成本而深受船东和货主的欢迎。
海上过驳平台全船强度计算及基座结构加强方案
海上过驳平台全船强度计算及基座结构加强方案张健;昌满;何文心【摘要】以一艘典型的非自航式海上过驳平台为研究对象,选取6种典型作业工况,应用结构强度直接计算方法,获得船体各结构的应力和变形分布规律.通过对起重机基座与主甲板、中纵舱壁的交汇处等高应力区域的局部强度进行计算分析,得到基座结构响应、应力分布特点及最危险的作业形式,提出3种结构加强方案并进行比较研究.研究成果可以为海上过驳平台的结构设计提供依据.【期刊名称】《造船技术》【年(卷),期】2017(000)001【总页数】7页(P27-33)【关键词】海上过驳平台;结构强度;加强方案【作者】张健;昌满;何文心【作者单位】江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏镇江212003;江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏镇江212003;江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏镇江212003【正文语种】中文【中图分类】U661海上过驳平台是一种以船舶为载体,可自航或通过拖船辅助航行至目的地,并通过船上配备的装卸船设备开展散料转运的作业平台[1]。
如图1所示,海上过驳平台是真正意义上的“海上移动码头”,一次靠泊就能全程连续地装卸作业,装卸船过程中无移泊、无等待,在不改变原有码头的泊位能力和不增加海上运输成本的基础上实现大船上的散料通过海上过驳平台倒运到小船进港,将小船上的散料倒运到大船上出港。
海上过驳平台由于其自身的工作特点,工作时易受到风、浪、流等复杂环境载荷和起重机、带式传送系统、装船机等上部多重构件工作载荷的联合作用,易出现过驳平台总体受力大、局部受力集中且分布不均的情况。
因此,作为一种新型的海上工程作业船舶,为保证海上过驳平台能正常工作,有必要对其全船及基座结构强度进行研究。
由于海上过驳平台是一种新型工程船舶,相关规范中对如何进行该型船舶的结构强度计算尚无明确规定。
本文在参考其他相近船舶结构计算方法的基础上,结合该型船舶的实际情况,确定全船有限元结构强度计算方法。
汽车渡船机舱局部强度直接计算方法研究
使用的测量仪器控制在正常状态 ,发现 异常 立即进行 处理 ,
并 按 规 定 作 好 记 录 。外 业 施 测 结 束 后 ,对 测 量 成 果 资 料 ( 包
维 护 ,保 证 及 时发 现 问题 及 时维 修 。
四 、 质 量保 证
括 各 类 记 录 )和 产 品 标识 ( 工程 名称 )进 行 认 真检 查 和 校 核 , 对 检 查 结 果 按 相 关 文 件 作 好 记 录 并 对 检 验 状 态进 行 标 识 。作
的时 刻 实 施 观 测 工 作 。各 测 量 人 员严 格 按 照质 量相 关 要 求 开
I 1 】 何 有 生 ,林 刘 军 . 沉 降 观 测 精 度 的 设 计 及 适 用 范 围研 究
U 】 . 2 0 1 4 — 0 6 — 2 1 .
【 2 ]叶 国 良. 地 基 基 础 沉 降观 测 方 法 综 述 中 国港 湾 建 设 ,
是 必须 的 。
止更改、删 除有 关内容 。
3 . 测 量 质 量 控 制
( 1 )在 观 测 桩 顶 部 设 置 警 示 红 旗 和夜 晚提 示 警 示 灯 , 警 示 灯 电源 定期 更换 保 证 警 示 灯 不 因时 间长 断 电失 去 作 用 。 ( 2 ) 将 露 出水 面 的观 测 桩 部 分 使 用 油 漆 涂 成 红 自间 隔 的 花 干 ,使 其 在 白天 能 见 度 较 好 的 时候 保 持 良好 的 可 见 效 果 。 ( 3 ) 将 我部 安 放 观 测 桩 的位 置 准 确 告 知 我 部使 用施 工船
过 程 检 查 是 在 观 测 组 自查 的基 础 上 , 由测 量 主管 按 测 量 任 务 书 、技 术 设 计 书 和 有 关 的技 术 标 准 等 ,对 测 量 成 果 所 进 行 的全 面检 查 。可 分 为 现 场 检 查 和 内业 详 查 两个 阶 段 ,现 场 检 查侧 重 基 础 部 分 的 抽 检 和 任 务 完 成 情 况 , 内业 详查 必须 对 外 业成 果 进 行 1 0 0 % 的检 查 。 最 终检 查 是 由项 目经 理 部 总 工 在 过 程 检 查 的基 础 上 ,对 测 量 成 果 进 行 再 一 次 的全 面 检 查 。各 级 检 查 工作 必须 独 立 进 行 ,不 得 省 略 或 替 代 ,各 级 质 检 应 做 好 检 查 记 录 ,检 查 记 录 填 写 应 及 时 、 完 整 、 规 范 、清 晰 ,检 验 人 员 签名 后 的 记 录 禁
船体结构强度直接计算指南 概述
!, ———修正系数,按表 * & - & (’ *)确定。 上述波浪弯矩和剪力的正负号规则与《钢规》规定相同。
(*) 水平波浪弯矩 /( 和波浪扭矩 /0 : 船舶水平波浪弯矩( /( )和波浪扭矩( /0 )可按上述同 样的假定利用程序进行计算,也可采用《钢规》中给出的公
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中国船级社 船舶强度直接计算指南
中国船级社船舶强度直接计算指南1.船舶强度计算是船级社评定船舶结构强度的重要依据。
The calculation of ship strength is an important basisfor the classification society to evaluate the structural strength of ships.2.船舶结构强度直接计算是基于船舶的结构特征和材料性能进行的计算。
Direct calculation of ship structural strength is based on the structural characteristics of the ship and the performance of materials.3.直接计算方法可以准确地评估船舶的强度和稳定性。
The direct calculation method can accurately evaluate the strength and stability of the ship.4.船舶强度直接计算需要考虑船舶在不同载荷和海况下的应力和变形情况。
stress and deformation of the ship under different loads and sea conditions.5.船舶强度直接计算主要包括静力计算和动力计算两种方法。
Ship strength direct calculation mainly includes two methods: static calculation and dynamic calculation.6.通过静力计算可以评估船舶在静止状态下的结构强度情况。
Static calculation can be used to evaluate the structural strength of the ship in a static state.7.动力计算则是评估船舶在航行和发生船舶运动时的强度情况。
8000t级海推船体结构强度计算
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8000吨级江海直达矿石运输船
1.概述本船依据有关会议的纪要和用户使用意见进行设计。
本船主要航行于武汉武钢工业港至宁波,满足长江A级航区及近海海区要求。
本船遵照CCS《钢质海船入级与建造规范》(2001)、《钢质内河船舶入级与建造规范》(2002)和ZC《船舶与海上设施法定检验规则》(1999)(非国际航行海船法定检验技术规则)、(内河船舶法定检验技术规则)进行设计,并满足其要求。
电气设备的选型、线路设计、建造、安装、试验均应满足相关的规范和规则。
电气设备及材料必须全部为船用产品并经船检认可后,方能上船安装。
2. 电制及基本参数2.1 主电源采用AC400V、50HZ、三相三线绝缘系统。
应急电源采用AC400V、50HZ三相三线绝缘系统。
2.2 动力电源采用AC380V、50HZ三相三线绝缘系统。
2.3 正常和应急照明、通讯、导航、部分生活设施采用AC220V、50HZ单相双线绝缘系统。
2.4 临时应急照明、火灾报警、警铃等采用DC24V双线绝缘系统。
3. 电源设备3.1 主柴油发电机组本船设相同容量主柴油发电机组两台,经负载计算,单台发电机组能满足任一状态用电要求,两台主发电机组互为备用。
主柴油发电机组的型号、参数如下:三相交流发电机:THXF-120型、120kW、50HZ、400V、1500r/min、cosφ=0.8,两台发电机与柴油机配套安装于机舱内。
3.2停泊柴油发电机组本船按用户的要求设停泊柴油发电机一台,仅考虑停泊时部分必要的通讯设备、部分生活照明、生活水泵和一台机舱风机、燃油废气组合锅炉等的用电,其它用电负荷由船员控制使用。
停泊柴油发电机的参数如下:三相交流同步发电机:THXF-40型、40kW、400V、50HZ、1500r/min、cosφ=0.8,防护等级IP23。
该发电机与柴油机配套安装于机舱内。
3.3应急柴油发电机组本船设应急柴油发电机组一台,经负载计算,该发电机组在船舶发生应急的情况时能满足“规范”规定的用电负荷所需用电时间的要求。
5000吨江海直达船舶结构规范项目计划书
5000吨江海直达船舶结构规范计划书一.小组成员分工及贡献度1.成员分工按规范确定4800mm平台甲板构件尺寸:绘制4800mm平台甲板结构图:#134—船首有限元建模及结构强度直接计算:Word制作及后期整理:PPT制作:2.贡献度xxx 1.0xxx 1.0xxx 1.0xxx 1.0二.小组设计任务1.按照规范确定4800mm平台甲板构件尺寸,绘制甲板结构图2. #134—船首区域有限元建模及结构强度直接计算三.5000吨江海直达船说明一.说明本船主要运输矿石及钢材,兼顾煤碳及水泥熟料等货物。
航行于长江武汉至宁波中国近海航区及长江 A 、B 级航区。
船舶结构首尾为横骨架形式,中部货舱区采用双底双舷、单甲板、纵骨架式形式,所有构件尺寸均按 CCS 《国内航行海船建造规范》(2006)要求计算。
1. 主要尺度设计水线长:WL L 107.10米 计算船长:L 104.10米 型宽:B 17.5米 型深:D 7.6米 结构计算吃水:d 5.8米2.主要尺度比长深比:104.1 5.95517.5L B ==> 宽深比:17.52.30 2.57.6B D ==<2. 肋距及中剖面构件布置:尾~#10以及#140~首 肋距为600mm #10~#140 肋距为700mm本船按规范要求的标准肋距为:1.2.8.1 肋骨、横梁或纵骨(船底、舷侧、甲板)的标准间距Sb应按下式计算:Sb L=+m,且不大于0.7m0.0160.5式中:L—船长,m。
本船标准间距:0.00160.50.0016104.10.50.667Sb L m=+=⨯+=1.2.8.2在首尾尖舱内,肋骨或舷侧纵骨的标准间距应为按本节1.2.8.1计算所得值和0.6m的较小者。
本船首尾尖舱标准间距:0.667,0.60.6﹛﹜==Sb min m m m四.确定4800mm平台构件尺寸(1)#5 —#12区域1.甲板==且不小于6mmt s mm10 6.5平台甲板:8mm2.实肋板在每个肋位处均应设置实肋板,其腹板高度h、厚度t 和面板剖面积A ,应分别不小于按下列各式计算所得之值:=+857.6140786mm=⨯+=,但不必大于1500mmh D85140=+=⨯+=t L0.0360.03104.169.123mm3=⨯=⨯=0.850.8517.514.875A B cm式中:B—船宽,m;D—型深,m;L—船长,m,计算时取值不必大于250m。
江海直达货船总纵强度规范计算及研究
船 海 工 程
S P & 0 AN E HI CE NGI E NG NE RI
Vo. 0 No 6 14 . De . 0l c2 1
D I1 .9 3 ji n 17 -9 3 2 1 .6 0 0 O :0 3 6/.s .6 17 5 .0 10 . 1 s
近年 来船 舶 因断 裂 而沉 没 的事 故 时 有 发 生 。
得 江海 直 达 船 舶有 了设 计 依 据 。 由于 《 南 》 指 对 江 海直 达船 船舶 航 线 有 特定 限制 , 定 只对 特 定 规
航 线 1 长 江 经 吴 淞 口沿 北 航 道 至 洋 山港 、 迹 ( 马
“ 富 星 1 ” 是 一 艘 多 用 途 集 装 箱 船 , 在 金 8 范 计 算 及研 究
肖红文 刘 家新 ,
( 武汉理工大学 交通 学院, 武汉 40 6 ) 3 0 3
摘
要: 以长江水 系 700t 0 双艉鳍 江海直达货船 为例 , 探讨分别 用《国内航 行海船 建造规范 》 2 0 ) (0 6 和
《 钢质 内河船舶建 造规 范》 20 ) (09 规定 的总纵强 度计 算方法来计 算船体 的静水 弯矩和静水 剪切力 , 并对其 计
《 内规》 海规》 和《 中总纵强度计算方法分别计算 船 体梁 在各 工况 下 的静 水 弯矩 和 静 水剪 切 力 , 然
后 将计 算结 果进 行对 比分析 。
2 70 0 t 海 直 达货 船 的基 本 情 况 0 江
本 船 主要运 输煤 炭 , 运输 矿石 、 兼顾 钢材 及水
20 0 5年 1月 3 日首 航 因断 裂 而 沉 没 , 时 引 起 0 当
8000HP近海三用工作船总纵强度直接计算及研究
问题 ,而不依 赖 相关科研 院所和 高校 ,既节 省 设 计 费用 , 也 为 公 司 将 来 船 舶 设 计 大 型
化 、复 杂化提 供 结构计 算依 据及 技 术储 备 。 通过 此 项 目计 算和 研 究 ,对 于 公司掌 握更 多
计算
模 型拼接
1 、研 究 目的及 意义
此类 型 船舶核 心 技术 ,进 一 步巩 固和 提高 公 司在 该类 型船 舶 市场 的实 力 ,在 日益激 烈 的 市场 竞争 中抢 占先 机 ,减 小对 相关 院所 及高 校 的 技 术 依 赖 具 有 十 分 重 大 的理 论 和 实 践
《 科技 与管理》2 1 0 0耳 第3期
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; பைடு நூலகம் 舶设计
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8 0 HP近海 三用工作船总纵强度 直接 计算及研究 00
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《 科技与管理》2 1 0 0年 第3期
参考 《 油船 结构强度 直接计 算指南 》中 规定 的许用 应力 校核各 船体结构 强度 。 3 建 立有 限元模 型 、 31主 尺度及 主要 参数 .
总长 L a o 7m 7 为
x 正方 向—— 船尾 向船首 为正方 向;
Y 正方 向—— 右舷 向左舷 为正方 向 ; z正方 向——底 部 向顶部 为正方 向;
的 8 0 H 近海 三用 工作 船 ,应用 通用 有 限 00 P
安全性和较强的工作能力 ,所 以此类船舶的 LB相对 常规 船 舶而 言较 小 。此船 舶 LB< , / / 5 传统 的规范计 算校核 总纵强度 并不能得到 船 级社 的完全 认 可 ,需要借 助 商用有 限元 软
船舶总纵强度计算方法
一、引言
*
问题提出:
船舶在运营过程中,船体结构的受力颇为复杂。尤其是船体所受重力和浮力沿船长方向分布的不一致,将产生弯曲变形及弯矩和弯曲应力。 (这时弯曲应力大小如何衡准?)
解决思路:
将船体视为一根空心变断面且两端自由支撑的梁,来研究它的弯曲变形. 已成为研究船舶总纵强度(Longitudinal strength of ship)的标准方法。
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Mx
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总强度计算的标准计算方法: (1)将船舶静置在波浪上,即假定船舶以波速在波浪的传播方向上航行,船舶与波浪处于相对静止的状态; (2)以二维坦谷波作为标准波形,计算波长等于船长,计算波高按有关规范或强度标准选取。 (3)取波峰位于船中和波谷位于船中两种状态分别进行计算。
计算方法:
*
ห้องสมุดไป่ตู้
总纵弯曲;板架弯曲;纵骨弯曲;板的弯曲
1
2
3
4
5
由以上分析可知,船体纵向连续构件在总弯曲中所受到的正应力,可以称为总合正应力。 它包括总弯曲正应力及局部弯曲正应力。 对于不同的构件,其局部弯曲正应力所包含的应力数目是不同的,所以为: 船体总纵强度的校核内容,包括: 按许用应力校核 总合正应力校核 剪应力校核 按剖面最大承载力校核
概述 在求得船体的总纵弯曲和剪力之后,我们就可以计算船体的弯曲正应力,进行强度校核。
实验现象:
中性轴: 中性层与横截面的交线称为中性轴。
MZ:横截面上的弯矩
IZ :截面对中性轴的惯性矩
y :到中性轴的距离
z
y
船体结构是由许多部件组成的,这些部件各自承担着一定的作用。其中一些是直接承受外力的构件,另一些则承受别的构件传来的力。现以两种典型结构形式的船底板架为例,进行船体结构的受力和传力过程分析。
8000t江海直达驳船的全船结构强度直接计算
板单元形心处中面应力
σ
σ
σ
x
y
z
最小 最大 最小 最大 最小 最大
- 144. 79 87. 94 - 70. 35 65. 13 - 55. 95 67. 71
- 173. 75 104. 52 - 81. 12 68. 79 - 67. 87 69. 94
- 134. 94 78. 70 - 71. 40 63. 20 - 48. 71 64. 73
模拟腹板高度小于 450 mm 的骨材 ,较大扶强 材的面板 ,开孔边缘的面板 ,支柱等 。梁单元考虑 各构件的实际截面和偏心 。 1. 3 板单元
板单元大小以肋距和纵骨间距为基准 ,边长 比控制在 1 :2 以内 ;板结构上的开孔若小于单元 尺寸 ,予以忽略 ,若开孔大于单元尺寸则安装其实 际形状扣除相应的单元 ;梁单元依板单元的边建 立 ,其大小与板单元相适应 。
8 000 t 级江海直达驳船的全船结构强度直接计算 ———张少雄 陈南华 张 伟
壁 、肘板 、纵桁和实肋板的腹板 、舱口围板等板壳 结构 (构件) ,以及腹板高度大于450 mm的扶强材 的腹板等 。板壳单元大多采用四边形单元 ,在连 接或变化较大处采用少量三角形单元过渡 。 1. 2 梁单元
116. 13 - 199. 37 151. 39
117. 54 - 206. 99 148. 14
112. 71 - 201. 85 157. 98
54. 52 - 130. 22 127. 04
52. 15 - 130. 44 127. 31
63. 81 - 141. 07 145. 00
87. 71 - 129. 75 189. 96
舷外水压力考虑了静水 、中拱波浪和中垂波
集装箱船结构强度直接计算指南
第’页
于船体外壳单元上。 ! "# " $ " $ 惯性力,由结构质量和货物质量组成的质量模型与节点运动加速度相乘求得。
各节点上惯性力的施加及全船有限元模型的外力动态平衡可用“%%& ’ ()&*+),”———加载及 动平衡调整程序来实现。
!"- 边界条件 ! " - " . 全船动态平衡调整后,计算模型基本上已处于自由动态平衡状态,为消除刚体位 移,在船体的相应节点施加 / 个线位移约束,如图 !0- " . 所示。
第.页
!!" ———单元 !" 平面的剪应力(! " ##$);
"# ———%&’ ()*+* 应力(! " ##$),, !!$- .!$/ 0!-!/ . 1"$-/;
"$ ———船体梁纵向的应力(! " ##$); "% ———船体梁横向或垂向的应力(! " ##$); ! ———腹板总深度的平均剪应力(! " ##$); & ———材料换算系数; ’ ———材料弹性模量,对钢材,’ , $ 2 34 5 637 ! " ##$; # ———材料泊松比,对钢材,# , 3 2 1。 621 构件尺寸 6 2 1 2 6 直接计算中的构件尺寸指的是建造尺寸(除屈曲评估以外),若采用净尺寸,则许 用应力另作考虑。
船体结构强度直接计算指南 概述
一般情况下取满载工况和压载工况为计算工况。
#)!)% 船舶的横摇惯性半径
在船舶设计阶段,船舶的横摇惯性半径可按下式求得:
油船和散装货船: " ) !* !(压载)
" ) !# !(满载)
集装箱船:
" ) !% !
#)!)* 船舶的横摇临界阻尼系数:
在船舶设计阶段,船舶的横摇临界阻尼系数可按下式求得:
!"# 应力 !"#"! 结构中任一点的主应力 在平面应力状态下结构任一点的主应力为:
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!"#"$ 相当应力 在船体结构强度直接计算中有时采用相当应力!&(或称 ()* +,-.应力)来衡量应力的许用程度。平面应力状态的相当应力按下式确定:
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*
!
" !
# 为其他值
式中:" ———波浪圆频率,678 9 5; %$ " # ———有义波高,’; &’ ———波浪跨零周期,5;
"! 345!# ———能量扩散函数; # ———组合波与主浪向之间的夹角,80:6005。
# 波浪资料采用 ;<=) 建议的波浪资料; $ 进行波浪载荷长期预报时认为对应每一周期的波高呈
海上过驳平台全船强度计算及基座结构加强方案
( 江 苏 科 技 大 学 船 舶 与 海 洋 工 程 学 院 ,江 苏 镇 江 2 1 2 0 0 3 )
摘 要 以一 艘 典 型 的 非 自航 式 海上 过 驳 平 台 为研 究 对 象 , 选 取 6种 典 型 作 业 工 况 , 应 用 结 构 强 度 直 接 计
s t r e s s di s t r i bu t i o n a n d t he mo s t d a ng e r ou s wo r k f o r ms a r e ob t a i n e d . Thr e e k i nd s o f s t r uc t ur e s t r e ng t h e ni n g pr o g r a ms a r e p r op o s e d a n d a c o mp a r a t i v e s t ud y i s ma d e .Re s e a r c h f i n di n gs ma y p r o v i d e t he ba s i s f or t he s t r uc t ur a l de s i g n o f o f f s h or e l i g ht e r i n g pl a t f o r m. Ke y wo r d s o f f s h or e l i g ht e r i ng pl a t f o r m ;s t r uc t u r a l s t r e ng t h;s t r e n g t he ni n g pr o gr a m
Ba s e S t r u c t u r e
ZHANG J i a n,CHANG Ma n,HE We n x i n
( S c h o o l o f Na v y Ar c h i t e c t u r e a n d Oc e a n En g i n e e r i n g,J i a n g s u Un i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d
集装箱船结构强度直接计算指南
表 !"#"%"$
, ! " + 处最大 扭矩 , -.,
注: ($) 表中各工况的波浪载荷 (弯矩) 均指以设计波方法模拟施加于全船模型的对应节点。 (!) 对于按无限航区设计的船舶, 预报在其生命周期内可能经受的最大波浪载荷主要包括在世界各海域内航行时经 受的海况, 用出现各种周期与波高的波浪出现的概率来表达。建议采用 /0.1 推荐的波浪散布图谱。二维或三 维波浪理论计算出在波浪谱各概率水平下的长期预报值。直接计算的概率水平取最大垂向波浪弯矩预报值量 级与按规范计算值相对应的概率水平。将船体置于确定的规则波上, 波浪外载荷对船体的作用可采用设计波来 模拟, 而该设计波所具有的波长、 相位和波高产生的载荷响应相当于长期预报值。
(!") 显示满足或不满足强度标准的结果表格输出; (!#) 必要时, 对结构的建议修改方案, 包括修改后的应力评估和屈曲特性。 !$!$% 算方案。 !$!$( 计算程序如采用不同于本社 &)*+,-- 系统中所列的, 则送审单位还应提供所采用 对拟进行全船结构有限元分析的船, 设计部门应在设计周期的早期与 &&’ 研讨计
!! 1 2
首端节点 !: 沿纵向、 横向和垂向的线位移约束, 即:
!" # !! # !$ # 2
!"-"# 条件如下: 节点 -: 沿垂向的线位移约束, 即: 节点 #、 尾封板水平桁材距纵中剖面距离相等的左 (节点 #) 、 右 (节点 -) 各一节点处, 约束
!$ # 2
!"$ !"$". !"$"! 许用应力 板应力指的是板单元中点处的中面应力。 各板材 (包括桁材腹板) 的许用应力为: ["% ] 1 .32 第6页 4( ’ 55!
船体结构强度直接计算方式及结构安全分析
基础科技船舶物资与市场 210 引言在船体结构设计的过程中,要提升结构的强度和安全性,需要从计算方法入手,联系实际情况,简化船体设计的内容和环节,提升设计质效。
在实际设计的过程中,可以采用有限元算法,根据实际情况设定基础工作前提,分析传统结构设计中存在的问题,采取更加科学有效的操作方式,既要提升结构设计的效率,同时解决设计中存在的漏洞。
1 船体结构强度分析1.1 基本理论船体结构的疲劳强度校核应该按照相应的规范展开,屈曲强度校核则根据中国船级社《钢质海船入级与建造规范》中的要求实施。
在审核的过程中,需要提供的计算文件包括图纸目录、计算报告(如计算时采用的输入数据、以能力数值结果等计算结果、结构修改建议等)、磁介质文件等。
如果直接计算确定尺寸和结构形式不在要求范围之内,则送审单位应该提供详细准确的设计说明。
在船体结构实际设计的过程中,需要采取有效的结构分析方式。
本文所述方式为有限元分析方式,该方式通过建立整个或部分窗体结构离散模型进行结构分析,因为独立点数量有所限制,所以称为有限元分析方法[1]。
在与要求相符的点上,采用依靠总体物力模型获取的方程,从而获取线性方程组,可以对计算模型进行解答。
在实际计算的过程中,有限元可以分为2个重点处理步骤,一个是预处理,一个是建模分析。
以有限元分析法为基础,采用建立模型计算的技术程序,对船体结构进行分析,在船体材料几何、非线性变形条件与之相符的情况下,可以船体结构强度直接计算方式及结构安全分析刘国欢(南通泰胜蓝岛海洋工程有限公司,江苏 南通 226251)摘 要 :在船体结构设计的过程中,要保障船体结构的强度和安全,必须要采取科学有效的技术方法,确保各项参数的准确性,同时掌握影响强度和安全的各项因素,全面把控船体结构的质量。
在实际设计的过程中,提升船体承受水平,确保船体安全稳定是核心任务。
传统的船体尺寸计算方式并不能满足设计要求,甚至会导致船体设计更加复杂。
为了确保船体结构强度和安全,应该加强技术的研究和探讨,对传统技术方法进行创新改进,本文就此进行相关的阐述和分析。
基于集中力的船体强度直接计算加载方案
基于集中力的船体强度直接计算加载方案李军;刘海蛟;滕树生【摘要】针对在已知弯矩分布时直接计算船体总纵强度的问题,结合船舶结构力学分析方法,根据已知弯矩分布反算得到作用在船体上的等效外力,利用ANSYS建立变截面空心薄壁梁理论模型,将等效外力以集中力形式加载到模型相应剖面,验证外力计算的有效性,同时利用实船整船有限元模型,选择不同的约束支点以及不同的加载方案,采用集中力加载计算船体总纵强度,提取计算后模型中节点力系构成的剪力和弯矩,与已知剪力、弯矩分布进行对比,结果表明,集中力法可用于船体总纵强度直接计算,且计算结果与已知的剪力、弯矩分布吻合较好.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2018(047)004【总页数】6页(P11-15,20)【关键词】已知弯矩;等效外力;加载方案;总纵强度;直接计算【作者】李军;刘海蛟;滕树生【作者单位】中国舰船研究设计中心,武汉430064;中国舰船研究设计中心,武汉430064;中国舰船研究设计中心,武汉430064【正文语种】中文【中图分类】U663.2在船体强度的校核计算中,利用梁理论计算获得船体总纵强度是一种较为传统的方法[1],但随着有限元方法的出现和计算机软硬件技术的发展,出现整船有限元分析技术[2]。
目前有限元强度分析方法是舰船设计过程中校核船体结构总纵强度较为行之有效的现代分析方法[3-5]。
通常整船强度计算所施加的载荷主要有:①重力载荷,它是分布在其实际作用区的重力,包括由其派生的货物的侧压力;②静水浮力;③波浪流体动压力;④船舶运动产生的惯性力。
以上4种载荷组成了精确的平衡力系,将这些载荷施加于结构有限元模型上实现整船强度的校核。
在采用全船有限元计算船体总纵强度过程中,重力一般按照区域通过控制不同的材料密度系数或加载质量点的形式来实现,静水浮力可按工况的吃水作用在船体外部湿表面上,波浪流体动压力及惯性力则需要根据二维或三维线性理论采用等效设计波法进行计算[6-7],然后根据计算结果数据对模型进行加载[8-9]。
8000T浮吊船体建造原则工艺解析
1总则1.1本文件为8000T浮吊船船体建造施工原则指导性工艺文件。
1.2本文依据《8000T浮吊合同—详细技术规范—[驳船部分]》的要求编写。
1.3本船入韩国船级社(KR),KRS1—起重机驳船.IWS。
1.4在船体建造中,除遵守本文件的要求外,还应同时满足KR规范要求、CSQS(2005)《中国造船质量标准》和CB/T3136—95《船体建造精度标准》、建造合同和设计图样中的有关规定和要求。
2概述本船为非自航非旋转起重驳,线型为方艏方艉,舷侧底部为圆舭,艏艉船底呈雪撬型,无梁拱,无艏艉舷弧。
艏部设有起重机支架,艉部为上层建筑,艉机舱。
本船设有部分双层底,部分平台,两侧为箱形,主结构采用纵骨架式,由横向强框架支撑,主甲板为强力甲板。
主甲板下设有7道水密横舱壁和4道前后贯穿连续纵舱壁将船体分割为多个水密舱室,压载水舱、淡水舱、饮水舱、污水舱、机舱、副机舱、锚链舱、液压泵站,燃油舱等,,详见总布置图。
上层建筑甲板室采用横骨架式结构。
2.1 主尺度总长:172.0 m垂线间长:170.0 m型宽:67.0 m型深:11.0 m满载吃水: 6.8 m2.2 甲板层高(中心线处)主甲板—A甲板 3.0 mA甲板—B甲板 3.0 mB甲板—C甲板 3.0 mC甲板—D甲板 3.0 m2.3 肋距、梁拱、脊弧肋距与纵骨间距:全船肋骨间距2500.0 m 纵骨间距0.8、0.78m梁拱:主甲板—D甲板` 0.0 m 脊弧:本船无脊弧3船体材料及技术要求3.1船体结构选用钢板、型材和铸锻件应满足KR规范要求并附有质量保证书。
3.2主船体结构的板材、零件缺陷需在CSQS(2005)标准之内,超差缺陷的修补须应满足中国船舶行业标准(CB),或经船东和KR 船级社同意。
3.3本船材料的使用应符合规格书(或有关图纸要求)。
当规格书(或有关图纸)中规定的任何一种材料无法及时获得,应征KR、船东和船厂互相同意的情况下使用适当的替代材料。
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demanded. Key words structural strength of ship direct calculation inertia relief
梁单元轴心应力 σ
r
最小 最大
119. 16 - 185. 64 102. 86
124. 43 - 193. 44 118. 77
116. 92 - 164. 48 95. 12
106. 36 - 68. 66 87. 46
110. 44 - 109. 98 95. 55
104. 42 - 81. 26 94. 16
- 24. 96 22. 48 - 31. 63 20. 99 - 53. 24 49. 13
- 67. 95 42. 85 - 54. 27 41. 06 - 53. 44 49. 53
- 68. 87 32. 47 - 48. 97 46. 47 - 53. 27 50. 20
MPa
τmax 最大
舷外水压力考虑了静水 、中拱波浪和中垂波
浪等 3 种波浪条件 ,用 SCLOS程序计算波浪载荷
以及波浪中拱 、中垂状态的吃水压力的形式施加 (考虑 Smith
修正) 。
根据模 型 试 验 得 到 三 个 方 向 上 顶 推 力 的 峰
值 ,组合如下 :沿船长方向的顶推力方向不变 ,大
考虑驳船满载和压载两种载况 ,静水 、中拱波 浪和中垂波浪三种舷外水条件 ,以及自航 (0 速漂 泊) 和顶推力峰值的各种组合工况 。
模型中施加的载荷包括 :货物压力 (包括矿石
货物或者压载水) 、重量 (包括船体结构自身的重
量 、设备舾装等的重量) 、舷外水压力 (考虑静水 、
中拱波浪以及中垂波浪等波浪条件) 和顶推力 。
小取其峰值 ;因为船体结构左右对称 ,横向顶推力
仅取向左舷方向 ;而垂向的顶推力 ,由于推轮和驳
船在纵摇和升沉的相对运动在两个方向上均有可
能 ,所以分别取两个方向上的峰值进行组合 。
采用惯性释放的方法处理边界条件 ,用结构
的惯性 (质量) 力来平衡外力 ,去掉支座 ,消除约束
点的反力对变形和应力状态的影响 ,以便得到更
- 202. 33 122. 89 - 75. 35 61. 11 - 83. 74 67. 98
- 184. 59 110. 37 - 75. 24 64. 43 - 74. 68 71. 55
- 60. 09 93. 47 - 35. 52 33. 40 - 52. 79 49. 52
- 62. 68 67. 30 - 55. 37 41. 81 - 52. 75 49. 90
116. 13 - 199. 37 151. 39
117. 54 - 206. 99 148. 14
112. 71 - 201. 85 157. 98
54. 52 - 130. 22 127. 04
52. 15 - 130. 44 127. 31
63. 81 - 141. 07 145. 00
87. 71 - 129. 75 189. 96
船海工程 2005 年第 5 期 (总第 168 期) 文章编号 167127953 (2005) 05203239
8 000 t 级江海直达驳船的全船结构强度直接计算
张少雄1 陈南华1 张 伟2
1. 武汉理工大学交通学院 武汉 430063 2. 长江航运科学研究所 武汉 430021
该船主尺度及主要参数如下 。
总长 99. 11 m ; 中剖面系数 0. 981 ;
水线长 98. 00 m ; 方形系数 0. 877 ;
垂线间长 98. 00 m ; 排水量 10 024 t ;
型宽 20. 00 m ;
站距 4. 90 m ;
型深 7. 60 m ;
肋距 0. 70 m ;
加合理和符合实际情况的计算结果 ,对船舶结构
的强度进行更加合理的分析与评估 。
图 2 板单元形心处中面 Von Mises 应力云图( MPa) 40
© 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
σ e
最大 207. 18 216. 32 203. 23 184. 90 191. 94 181. 40 213. 20 220. 13 207. 97 98. 21 90. 33 119. 39 165. 70 134. 35 190. 35 79. 45 77. 12 82. 41
表 1 8 000 t 级海驳结构强度 、应力结果
货物 (铁矿石) 载荷按照文献[ 1 ]计算 ,计算中
取货物密度
ρ c
=
3.
0
tΠm3
,休止角 δ=
35°。以面
压力的形式施加 。
船体构件钢料的重量以惯性力的形式施加 ;
其他质量 (如设备 、人员 、舾装 、栏杆 、舷梯 、管线 、
焊缝等) 近似分配到船舶的首尾及货舱区 ,简化为
作用在主甲板上的均布面积压力载荷 。
The whole ship structural strength direct analysis for the 8 000 t river2to2sea barge
ZHANG Shao2xiong CHEN Nan2hua ZHANG Wei 1. School of Transpotation Wuhan University of Technology Wuhan 430063 2. School of Transpotation Wuhan University of Technology Wuhan 430021 Abstract The 32dimensional FE model is built for strength direct analysis with the whole ship structure of the 8000 t river2to2sea barge. This paper computes the wave loads in the specified routine with direct method ,calculates the loading of cargo according to the Guide of Structural Strength Direct Analysis of the Bulk Carrier of CCS. The equilibrium of external
- 72. 25 46. 71 - 57. 35 53. 79 - 34. 87 62. 62
- 103. 40 62. 40 - 66. 42 56. 72 - 35. 21 63. 95
- 67. 17 38. 88 - 57. 20 52. 00 - 34. 56 60. 15
- 200. 25 114. 46 - 73. 72 67. 48 - 80. 88 69. 46
8 000 t 级江海直达驳船 ,为北仑 —武钢的铁
矿石运输而研制 。在海上 200 n mile的航线上 ,与
1 080 ×2 kW 海推组成一顶一船队 。
本船为全焊接 、钢质单体船 ,尾部开槽 。结构
形式为全纵骨架式 ,货舱区为双底 、双舷侧结构 ,
船中处设平面舱壁 ;首尾为单底 、单舷侧结构 。
摘 要 对 8 000 t 级江海直达驳船建立全船结构有限元模型 ,对特定航线的波浪载荷进行直接计算 ,参 照CC《S 散货船结构强度直接计算指南 (2003) 》计算货物压力 ,取用强度标准 ,利用惯性释放处理载荷平衡及边 界条件 。计算表明该驳船结构满足强度要求 。
关键词 船体结构强度 直接计算 惯性释放 中图分类号 U661. 43 文献标识码 A
船海工程 2005 年第 5 期 (总第 168 期)
工况
静水 、货物 、无顶推力 静水 、货物 、上顶推力 静水 、货物 、下顶推力 中拱 、货物 、无顶推力 中拱 、货物 、上顶推力 中拱 、货物 、下顶推力 中垂 、货物 、无顶推力 中垂 、货物 、上顶推力 中垂 、货物 、下顶推力 静水 、压载 、无顶推力 静水 、压载 、上顶推力 静水 、压载 、下顶推力 中拱 、压载 、无顶推力 中拱 、压载 、上顶推力 中拱 、压载 、下顶推力 中垂 、压载 、无顶推力 中垂 、压载 、上顶推力 中垂 、压载 、下顶推力
1 计算模型
取全船范围内的船体结构主要构件 ,按照该 船的型线 ,各构件设计尺寸 、板厚 、截面 、开孔等建 立三维有限元模型进行计算 ,见图 1 。
图 1 计算模型
模型中采用了以下几种单元 。 1. 1 板壳单元
模拟船体中的内外壳板 、甲板 、平台 、纵横舱 39
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板单元形心处中面应力
σ
σ
σ
x
y
z
最小 最大 最小 最大 最小 最大
- 144. 79 87. 94 - 70. 35 65. 13 - 55. 95 67. 71
- 173. 75 104. 52 - 81. 12 68. 79 - 67. 87 69. 94
- 134. 94 78. 70 - 71. 40 63. 20 - 48. 71 64. 73