15000吨甲板驳船结构强度计算分析-PPT课件
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船体结构强PPT课件
剖面模数的确定
3、舱口围板 如果舱口围板的长度大于船舶的型深，则舱口围板的中 部可以认为参与总弯曲，其面积可以计入剖面抗弯几何 特性。 最后，个别开口需按照强度计算的相关规定来决定是否 扣除，如纵向连续构件上的人孔，舷窗等。当开口大于 腹板高度20%时，应注意扣除
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船体总纵弯曲应力第一次近似计算
计算剖面的确定
一般确定计算剖面的原则如下： 4、结构形状或断面积突变处：机舱前段、舱口、上 层建筑端部； 5、对于结构强度无把握的剖面； 6、规范上特别要求计算的剖面，如集装箱船开口区 域至少要计算5个剖面。
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船体总纵弯曲应力第一次近似计算
剖面模数的确定
首先要确定哪些构件能够有效地参加抵抗总纵弯曲变 形，亦即哪些构件可以计入计算剖面； 由于船体中构件的长短和构件所处的位置不同，其参 与总纵弯曲的效率或程度是不同的。这就是船体构件参 与总纵弯曲的效率的问题。
总纵弯曲应力第一次近似计算
中和轴至强力甲板和船底的垂直距离分别为Zd和Zb，则 强力甲板和船底处的剖面模数为分别为
Wd
I Zd
, Wb
I Zb
甲板剖面模数：横剖面上甲板离中和轴最远，甲板处 剖面模数最小，甲板处剖面模数是衡量船体强度的重要 指标。（最小剖面模数）
船底剖面模数：船底离中和轴距离小于甲板，但是船 底收到总纵弯曲，还承受较大的局部载荷。
船体总纵弯曲应力第二次近似计算
构件稳定性及临界应力计算
板的临界应力计算 1、横骨架式 （1）甲板板：四边自由支持 （2）船底板和内底板：板格的纵边自由支持，肋板位置 弹性固定 （3）舷顶列板和甲板边板：三边自由支持，一边完全自 由 （4）舷侧外板：四边自由支持
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3、舱口围板 如果舱口围板的长度大于船舶的型深，则舱口围板的中 部可以认为参与总弯曲，其面积可以计入剖面抗弯几何 特性。 最后，个别开口需按照强度计算的相关规定来决定是否 扣除，如纵向连续构件上的人孔，舷窗等。当开口大于 腹板高度20%时，应注意扣除
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船体总纵弯曲应力第一次近似计算
计算剖面的确定
一般确定计算剖面的原则如下： 4、结构形状或断面积突变处：机舱前段、舱口、上 层建筑端部； 5、对于结构强度无把握的剖面； 6、规范上特别要求计算的剖面，如集装箱船开口区 域至少要计算5个剖面。
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船体总纵弯曲应力第一次近似计算
剖面模数的确定
首先要确定哪些构件能够有效地参加抵抗总纵弯曲变 形，亦即哪些构件可以计入计算剖面； 由于船体中构件的长短和构件所处的位置不同，其参 与总纵弯曲的效率或程度是不同的。这就是船体构件参 与总纵弯曲的效率的问题。
总纵弯曲应力第一次近似计算
中和轴至强力甲板和船底的垂直距离分别为Zd和Zb，则 强力甲板和船底处的剖面模数为分别为
Wd
I Zd
, Wb
I Zb
甲板剖面模数：横剖面上甲板离中和轴最远，甲板处 剖面模数最小，甲板处剖面模数是衡量船体强度的重要 指标。（最小剖面模数）
船底剖面模数：船底离中和轴距离小于甲板，但是船 底收到总纵弯曲，还承受较大的局部载荷。
船体总纵弯曲应力第二次近似计算
构件稳定性及临界应力计算
板的临界应力计算 1、横骨架式 （1）甲板板：四边自由支持 （2）船底板和内底板：板格的纵边自由支持，肋板位置 弹性固定 （3）舷顶列板和甲板边板：三边自由支持，一边完全自 由 （4）舷侧外板：四边自由支持
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《船体结构与强度》课件
《船体结构与强度》PPT课件
# 船体结构与强度 ## 简介 - 船体结构的作用 - 船体强度的重要性 - 船体结构与强度之间的关系 ## 船体结构 ### 船体主要部件 - 船体骨架 - 船板 - 船底 - 船首 - 船尾 ### 船体结构设计要点 - 抗压性 - 抗弯性 - 抗剪性
船体结构与强度
船体结构
船体主要部件
船体骨架、船板、船底、船首、船尾是构成船体的主要部件。
船体结构设计要点
在船体结构设计过程中，需要考虑抗压性、抗弯性、抗剪性、抗扭性以及节能性等要点。
船体强度
1 船体强度分析方法
有限元方法、燃爆分析和沉没分析是常用的船体强度分析方法。
2 船体强度检测方法
超声波检测、磁粉探伤和声发射检测等方法可用于检测船体的强度。
船体结构的作用
船体强度的重要性
了解船体结构对船只性能的影响， 会使我们更好地了解整个船舶体 系的组成与工作原理。
船体强度是船只安全和有效运行 的基础，关系到船舶的使用寿命 以及航行过程中的安全性。
船体结构与强度之间的关系
船体结构和船体强度是相互关联 的，合理的设计和构造能够提高 船体的整体强度和稳定性。
船舶工业的发展趋势
未来，船只将更加先进和智能 化，船体结构和强度设计将更 加注重船舶的安全性和性能。ຫໍສະໝຸດ 船体结构与强度的未 来发展方向
船体结构和强度的未来发展方 向将致力于提高船体的轻量化、 智能化和可持续性。
船体结构与强度的优化
1
轻量化设计
通过使用新型材料和优化结构设计，减轻船体重量，提高航行性能。
2
智能化设计
引入智能化技术，提高船体结构和强度的可监测性和自主维护能力。
3
可持续发展设计
# 船体结构与强度 ## 简介 - 船体结构的作用 - 船体强度的重要性 - 船体结构与强度之间的关系 ## 船体结构 ### 船体主要部件 - 船体骨架 - 船板 - 船底 - 船首 - 船尾 ### 船体结构设计要点 - 抗压性 - 抗弯性 - 抗剪性
船体结构与强度
船体结构
船体主要部件
船体骨架、船板、船底、船首、船尾是构成船体的主要部件。
船体结构设计要点
在船体结构设计过程中，需要考虑抗压性、抗弯性、抗剪性、抗扭性以及节能性等要点。
船体强度
1 船体强度分析方法
有限元方法、燃爆分析和沉没分析是常用的船体强度分析方法。
2 船体强度检测方法
超声波检测、磁粉探伤和声发射检测等方法可用于检测船体的强度。
船体结构的作用
船体强度的重要性
了解船体结构对船只性能的影响， 会使我们更好地了解整个船舶体 系的组成与工作原理。
船体强度是船只安全和有效运行 的基础，关系到船舶的使用寿命 以及航行过程中的安全性。
船体结构与强度之间的关系
船体结构和船体强度是相互关联 的，合理的设计和构造能够提高 船体的整体强度和稳定性。
船舶工业的发展趋势
未来，船只将更加先进和智能 化，船体结构和强度设计将更 加注重船舶的安全性和性能。ຫໍສະໝຸດ 船体结构与强度的未 来发展方向
船体结构和强度的未来发展方 向将致力于提高船体的轻量化、 智能化和可持续性。
船体结构与强度的优化
1
轻量化设计
通过使用新型材料和优化结构设计，减轻船体重量，提高航行性能。
2
智能化设计
引入智能化技术，提高船体结构和强度的可监测性和自主维护能力。
3
可持续发展设计
船舶结构强度分析.
船舶结构强度分析近几年来，国内船舶修理公司如雨后春笋般出现，修理任务急剧扩张，修理的船型也是多种多样，涵盖整个船舶市场。
而对船体结构的修理也是首当其冲，由于船厂的技术水平和工人技能等多方面原因，对于结构修理过程中拆换结构也会出现不同的修理方案，导致船舶结构在修理后出现异常情况。
因此对于船舶结构强度分析的提出是相当重要的。
其主导思想是在船舶修理的船体拆换强度分析的应用中，运用的基本计算原理和方法，是以船舶原理和船舶结构力学为理论基础。
在以往的工程实际中，修船工程技术人员往往忽略或者不重视将这些理论的知识与船舶修理工程充分地结合起来。
为了很好地说明这些基础理论在修船工程实际中的应用，本文将以船舶原理和船舶结构力学的基本理论，来阐述在船舶修理工程中的基本强度理论和基本计算原理及方法。
一、船舶结构力学在船舶工程传统意义上，船舶结构力学研究和解决船体结构在静力响应，即在给定的外力作用下如何确定船体结构（局部和整体）中的应力、变形情况。
在船舶修理工程中，因船舶在设计建造时已经对船舶的强度进行了计算和设计，所以要解决的问题就是强度计算，概括来讲，就是在船体结构尺寸已知的条件下，在给定的外载荷或工况下，计算出结构的应力和变形，并与许用值比较，从而判断船体结构的强度是否足够。
船体结构强度的计算是依据船舶原理的基本设计理念，运用理论力学和材料力学的力学基本理论来对船舶的结构强度进行计算和校核的。
二、力学模型和船体模型在船舶修理工程中的结构强度计算中，为了便于计算，须对实际的结构进行简化，在简化模型的基础上，施加外载荷，再运用船舶结构力学的基本理论和方法来计算船体结构的应力和变形情况。
为了满足计算的需要，可以将在船舶修理工程实际情况下的船体结构的简化模型分成两个类型，一是基于传统船舶结构力学基础上的“力学模型”，二是在便于现代计算机计算和有限元理论分析的“船体模块”，这两个类型有渐进的关系。
“力学模型”的建立是根据实际结构的受力特征、结构之间的相互影响以及对计算精度的要求等各个方面的因素来确定的。
船舶强度与结构设计_多媒体课件_第一章
FBi − FAi
ε
ξi
FCi = FAi +
L
FBi − FAi
ε
(ξ 0 + xiψ )
⎫ ∫0 ⎪ ⎬ L ∫0 FC ( x) ⋅ xdx = V ⋅ xb ⎪ ⎭ FC ( x)dx = V
⎫ (ξ 0 + ψx)dx = V ∫0 FA ( x)dx + ∫0 ⎪ ⎪ ε ⎬ L L F ( x) − F ( x) x xb ⎪ x B A (ξ 0 + ψx)dx = V ∫0 FA ( x) L dx + ∫0 ε L L⎪ ⎭
△
ζ 平衡后波浪轴线位置 ζ ψ ζ
静水位置
△
△
Δb( x) = bω ( x) − bs ( x) = ρgΔF ( x)⎫ ⎬ ΔF ( x) = Fω ( x) − Fs ( x) ⎭
⎫ ⎪ o ⎬ x x x M ω ( x) = ∫ N ω ( x)dx = − ∫ ∫ Δb( x)dxdx⎪ 0 0 0 ⎭ N ω ( x) = − ∫ Δb( x)dx
1.2.1 浮态第1次近似计算
纵稳心半径R
'
ψ ψ
'
x g − xb ⎫ L d f1 = dm + ( − x f ) ⎪ R ⎪ 2 ⎬ x g − xb ⎪ L d a1 = d m − ( + x f ) R ⎪ 2 ⎭
⎫ W − Bi ≤ (0.1 ~ 0.5)% ⎪ W ⎪ ⎬ x g − xbi ≤ (0.05 ~ 0.1)%⎪ ⎪ L ⎭
对称的，零点在靠近船舯的某处，而在离 艏、艉端约船长的 1/4 处具有最大正值或负 值。
由于两端的剪力为零，即弯矩曲线在两端 的斜率为零，所以弯矩曲线在两端与纵坐 标轴相切。在计算过程中，常常利用这些 性质来检查计算结果是否正确。 修正：
第三章船舶结构强度与结构设计(使用精品PPT课件
船舶摇摆引起的扭矩
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5、横摇扭矩曲线的计算和绘制 （1）计算单位长度剖面的惯性矩
i mr2da A
曲线1
（2）积分得当每个站段的转动惯量得曲线2：
2、提高扭转刚度的结构措施
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扭转强度计算的必要性
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扭转强度计算的必要性
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3、船体扭转强度计算的方法与步骤
1）确定扭矩产生的原因，计算扭矩；
2）根据横剖面结构的布置，确定扭转刚度严重 消弱的剖面，计算该剖面的船体抗扭惯性矩；
3）计算扭转剪应力 计算模型：船体梁模型，按照总强度第一次总弯 曲应力的计算方法，将船体简化为梁模型，计算剖 面的抗扭特性。
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船舶摇摆引起的扭矩
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▪ 船舶摇摆引起的扭矩
船舶在波浪上横摇时，横摇加速度引起惯性力，
产生扭矩。
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船舶摇摆引起的扭矩
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图 横摇运动产生的惯性力：离心力和切向力
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船舶摇摆引起的扭矩
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扭转轴：通过全船重心的纵轴。
1、离心力对于扭转轴的回转力矩=0
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x 尾端点为自由端，扭矩等于零。则距离尾端点
x
x
T(x)cdx0cdx0vedx
首端点扭矩为零，即
L
T 0 cdx0
船舶的扭矩曲线和分布扭矩曲线为：
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作用在船体上的扭转外力
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图 波浪扭矩曲线的和分布扭矩曲线
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作用在船体上的扭转外力
扭矩曲线的斜率等于分布扭矩曲线：
《工程船舶施工技术》第十章甲板驳PPT
第十章 甲板驳
甲 板 驳 主 要 内 容
（1）甲板驳的类型和结构 （2）构件的装载运输方法 （3）甲板驳施工抛锚定位
第十章 甲板驳
1 甲板驳的类型和结构
◆甲板驳的类型 ◆甲板驳的结构
甲板驳的类型和结构
◆甲板驳的类型
类型：
甲板驳一般为非机动船，但目前有向自航发展 的趋势。
特点：
○非机动甲板驳无动力装置的，依靠拖轮拖带 航行。 ○机动甲板驳配置有动力装置，可自航，机动 性较强。但造价相对较贵。
第十章 甲板驳
3 甲板驳施工抛锚定位
◆靠泊定位 ◆抛锚定位
谢 谢！
构件的装载运输方法
◆甲板驳装载构件的注意事项
①装载构件前应取得构件图纸，了解构件的形状、尺寸、重心以及搁支点。 ②构件的重量、体积和装载顺序在配载时，须符合甲板驳本身的要求。必要时应进行船舶稳性复核计算。 ③根据甲板驳载重量和甲板承载力进行搁支点的布置。 ④装载构件时，应按落驳图装载，不得超高、超宽、超载，保持船舶平衡。 ⑤装载构件时，应注意船舶的艏艉吃水和横向倾斜度。前后吃水差一般应保持在船长的1％，横倾应小于甲 板水平夹角1°。
性能：
甲板驳一般以甲板载重量表示其作业性能，工 程甲板驳载重量从几百至几千吨不等。
甲板驳的类型和结构
◆甲板驳的结构
○甲板驳一般为单甲板、单底船。 ○设备配置比较简单，甲板四角配置4台绞车，各配一枚3t～5t海军锚。 ○机舱配置一至二台发电机组，提供抛锚作业和船员生活用电。 ○甲板尾部或中部一侧设有船员居住房间。
构件的装载运输方法
◆构件和大型设备的装载
○甲板驳装载混凝土构件和大型设备，应根据 构件和设备的形状及尺寸布置若干枕木，将构 件或设备放置在枕木上，构件边上应加焊钢结 构柱架。
第七章船舶结构强度与结构设计(使用精品PPT课件
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船舶强度与结构设计
第七章 应力集中
本节内容
1
概述
2 常见结构的应力集中问题求解
3
肋骨框架计算
4
船底板架
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概述
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应力集中：在结构断面突变的位置，应力值远远高 于平均应力的局部现象称之为应力集中。概括为： 小范围、高应力
应力集中的特点： 1.应力变化范围大。可以远高于平均应力，也可为 0，甚至应力方向也可改变； 2.高应力分布范围小，属局部现象。一般只局限于 结构突变处附近，对远离突变处影响很小； 3.应力峰值随结构变化明显。结构不连续或者构件 断面突变；
解析方法——弹性力学 理论
数值方法——有限元分析
试验——光弹性、实船测量
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常见结构的应力集中问题求解
❖ 圆形开孔板拉伸时的应力集中
1898年德国的G.基尔施首先得出圆孔附近应力集中的 结果。 ▪ 无限大板 设圆孔半径为a，板宽2B→∞，均匀受拉，无限远应力 为σ。，根据弹性理论可知，板内任一点（r,θ)处的应 力状态：
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概述
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应力集中系数：应力集中处的最大应力与所选定的 平均应力之比值。
应力集中系数是表示应力集中的程度；所选定的应 力平均值要求与应力集中现象无关的名义应力，其 取法并不是唯一的。因此，确定应力集中系数时应 指明选择的基准应力。
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概述
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应力集中系数k值，多数是利用光弹性试验求得的， 仅有少数几个特定形状的开口，可以根据弹性理论 求出其精确值。当然，用有限元法也可得到相当精 确的数值。对于船体结构而言，由于其实际结构复 杂性，各种实船测量也是研究应力集中问题的一个 重要手段。
船舶强度与结构设计
第七章 应力集中
本节内容
1
概述
2 常见结构的应力集中问题求解
3
肋骨框架计算
4
船底板架
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概述
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应力集中：在结构断面突变的位置，应力值远远高 于平均应力的局部现象称之为应力集中。概括为： 小范围、高应力
应力集中的特点： 1.应力变化范围大。可以远高于平均应力，也可为 0，甚至应力方向也可改变； 2.高应力分布范围小，属局部现象。一般只局限于 结构突变处附近，对远离突变处影响很小； 3.应力峰值随结构变化明显。结构不连续或者构件 断面突变；
解析方法——弹性力学 理论
数值方法——有限元分析
试验——光弹性、实船测量
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常见结构的应力集中问题求解
❖ 圆形开孔板拉伸时的应力集中
1898年德国的G.基尔施首先得出圆孔附近应力集中的 结果。 ▪ 无限大板 设圆孔半径为a，板宽2B→∞，均匀受拉，无限远应力 为σ。，根据弹性理论可知，板内任一点（r,θ)处的应 力状态：
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概述
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应力集中系数：应力集中处的最大应力与所选定的 平均应力之比值。
应力集中系数是表示应力集中的程度；所选定的应 力平均值要求与应力集中现象无关的名义应力，其 取法并不是唯一的。因此，确定应力集中系数时应 指明选择的基准应力。
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概述
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应力集中系数k值，多数是利用光弹性试验求得的， 仅有少数几个特定形状的开口，可以根据弹性理论 求出其精确值。当然，用有限元法也可得到相当精 确的数值。对于船体结构而言，由于其实际结构复 杂性，各种实船测量也是研究应力集中问题的一个 重要手段。
新造船舶结构强度校核ppt课件
(5) 满载吃水时空舱的货舱或货舱组。假设在满载吃水时不允许空舱，那么在装载手册中应 有明确的阐明；
(6) 作为货舱中部位置的吃水的函数的方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分量；
(7) 内底板的最大许用载荷以及除散货以外的货物性质的阐明书； (8) 甲板和舱口盖的最大许用载荷。假设船舶未同意在甲板和舱口盖载货，那么在装载手册 中应予以明确阐明；
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 假设有几个舱口并列那么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间隔m 如图1 1 2 17 如舱口前或后再无其他舱口 么lB H 算到舱壁为止
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一样 装载高密度货或加热货和需隔离的货的工况
三．直接计算简介
四． CCS审图所用计算软件简介
100米及以上的能够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 装载仪的普通要求 总强度
(6) 作为货舱中部位置的吃水的函数的方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分量；
(7) 内底板的最大许用载荷以及除散货以外的货物性质的阐明书； (8) 甲板和舱口盖的最大许用载荷。假设船舶未同意在甲板和舱口盖载货，那么在装载手册 中应予以明确阐明；
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 假设有几个舱口并列那么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间隔m 如图1 1 2 17 如舱口前或后再无其他舱口 么lB H 算到舱壁为止
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一样 装载高密度货或加热货和需隔离的货的工况
三．直接计算简介
四． CCS审图所用计算软件简介
100米及以上的能够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 装载仪的普通要求 总强度
船舶强度与结构设计多媒体课件第二章PPT课件
22
））（（
）） 算剖面 （ 算剖面 （ 33
）） 力矩（ 力矩（
）） 性矩（ 性矩（
——
离基 （离基 （
ZZ ii
第8页/共33页 AA
BB
）） CC
iZACZABAA
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ii
iiiii 02
)(
Exit
Pre
Next
' Z
i
44
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55
BCACIZZAB εεε
= = ==
22' ii
Exit
Pre
Next
船中非 构件参加总 曲的有效性取决于本身的长船中非
构件参加总 曲的有效性取决于本身的长度及与主 体的
情况。度及与主体的 情况。（（
算剖面 算剖面船口
板、 桁等 向构件可 入船体梁剖面 算船口
板、 桁等 向构件可 入船体梁剖面 算中，但除外机座 桁和其它加强 桁不
入。中，但除外机座 桁和其它加强 桁不
第9页/共33页
)(2)(2
II
A
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WW j m in
66
WW jj
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第10页/共33页
ZIWZIW
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ii
第11页/共33页
Exit
既有最大的船口或其它既有最大的船 口或其 它 口的剖面，如机 、
口剖面。 口的剖面，如机 、
船舶强度PPT课件
.
17
• 甲板剖面模数wd和舱底板剖面模数wb
弯曲应力
wd
Ix Zd
wb
Ix Zb
Z d Z b w d w b
.
18
甲板剖面模数的腐蚀修正 （1） 近似公式计算法
wdnwdn
（2）经验法
根据有关实测资料，可以近似认为甲板剖 面模数每年平均扣除腐蚀量约为0.4～0.6％。
扣除原则：使用年限小于5年的船舶取下限， 使用年限10年以上的船舶取上限。
（一）定义 船舶结构抵抗船体沿船长方向发生
弯曲或变形的能力。 （二）船体纵向弯曲或变形的原因
船舶所受重力和浮力沿船长方向分 布不一致造成。
.
4
.
5
p(x)
（三）负荷曲线、剪力曲线和弯矩曲线
重量曲线（Weight curve） 浮力曲线（Buoyancy curve）
b ( x ) q(x)p(x)b(x)
影响因素：装载排水量、船舶类型、 LBP、计算状态时的方形系数Cb。
.
24
船舶各剖面实际剪力和弯矩的计算公式 （1）计算各剖面的重力和重力矩 （2）计算各剖面的浮力和浮力矩 （3）计算各剖面的实际剪力 （4）计算各剖面的实际弯矩
SF i Wi Bi BM i MGiWi li MBi
.
25
3、百分比校核法
产生原因
沿船长方向单位长度重力和浮力横向不共垂 线造成的。 具有甲板大开口船舶应校核其总纵扭转强度。 如集装箱船舶、木材船等。
.
44
个人观点供参考，欢迎讨论！
M W
I
• M—计算剖面的总纵弯矩
• I—计算剖面对中和的惯性矩
• Z—所求应力点至水平中和轴的垂直距离
船舶结构与强度设计 第3章PPT课件
对中和轴惯性矩： I = 2 (12.854-0.5706×3.3462) =12.93m4 对甲板剖面模数: Wd = 12.93/(9.000－3.346)=2.287 m3 对船底剖面模数: Wb = 12.93/3.346 = 3.864 m3
第7页/共27页
纵向强力构件上有开口，计算时应扣除吗？
16b球扁钢剖面积21.16cm2，自身惯性矩527 cm4， 重心轴9.75 cm。包括带板的剖面惯性矩2489 cm4。
E
2 2.06105 2489
240221.16 801.4
659N
/
m m2
欧拉应力超过屈服极限，修正后得临界（屈曲）应力。
cr
s 1
s 4 E
214N
/
m m2
当压缩应力达到σcr=214N/mm2 时，甲板纵骨连同带 板将发生像压杆一样的失稳。
船体剖面特性计算应包括哪些构件？ 纵向强力构件——纵向连续并能够有效地传递 抗总纵弯曲应力的构件，即船中0.4L范围内纵向连续 构件。如，甲板、外板、内底板、纵骨和纵桁等。
——只能包括纵向强力构件！
第4页/共27页
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
船体梁剖面特性计算原理同简单型材（如工字型 材）计算，可列表计算。
第5页/共27页
构件
2.5×14 1.5×16 160×14/40×14 1.0×16 7.2×14 4.0×12 0.5×25 0.4×25 0.5×25 0.5×25
0.035 0.024 0.0084 0.0160 0.1008 0.0480 0.0125 0.0100 0.0125 0.0100
9.0 5.654 9.0 5.654 8.9 5.554 8.5 5.154 4.4 1.054 5.5 2.154 8.75 5.404 8.5 5.154 5.25 1.904 5.0 1.654
第7页/共27页
纵向强力构件上有开口，计算时应扣除吗？
16b球扁钢剖面积21.16cm2，自身惯性矩527 cm4， 重心轴9.75 cm。包括带板的剖面惯性矩2489 cm4。
E
2 2.06105 2489
240221.16 801.4
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欧拉应力超过屈服极限，修正后得临界（屈曲）应力。
cr
s 1
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当压缩应力达到σcr=214N/mm2 时，甲板纵骨连同带 板将发生像压杆一样的失稳。
船体剖面特性计算应包括哪些构件？ 纵向强力构件——纵向连续并能够有效地传递 抗总纵弯曲应力的构件，即船中0.4L范围内纵向连续 构件。如，甲板、外板、内底板、纵骨和纵桁等。
——只能包括纵向强力构件！
第4页/共27页
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
船体梁剖面特性计算原理同简单型材（如工字型 材）计算，可列表计算。
第5页/共27页
构件
2.5×14 1.5×16 160×14/40×14 1.0×16 7.2×14 4.0×12 0.5×25 0.4×25 0.5×25 0.5×25
0.035 0.024 0.0084 0.0160 0.1008 0.0480 0.0125 0.0100 0.0125 0.0100
9.0 5.654 9.0 5.654 8.9 5.554 8.5 5.154 4.4 1.054 5.5 2.154 8.75 5.404 8.5 5.154 5.25 1.904 5.0 1.654
船舶强度与结构设计_多媒体课件_第三章
已知：Q1=ρaH2/2、 Q2=ρaB 假定：(1) b0=H/B、k2=I1/I2、k3=I1/I3 (2) Q1=0、b0=0.25
结论：8/3>k2/k3>2。甲板横梁刚度可由保 证甲板稳定性条件事先给出，然后再由该
（ 图）
式计算肋板和肋骨的惯性矩。
Pre
Next
Exit
3.2、船底板架 船底是船体等值梁的下缘，受到很大的总纵弯曲应 力；此外还承受着机器重量、货物重量、压载水及舷外水 压力等横向载荷；对一些在波浪中高速航行的船底部，特 别是在首部附近还受到很大的冲击力。在总强度校核时， 船底纵桁应力要与总纵弯曲应力合成，此时船底板架的计 算载荷，应取相应于船舶总纵弯曲计算时的载荷状态和波 浪位置的水头，中拱状态时此水头不得小于0.6D（D为型 深）；在局部强度计算时，船底板架计算水头高度取为h= 型深（D）。船底板架的设计不仅应满足船体总纵强度的要 求，而且要保证能够承受上述各种局部载荷的作用。 Pre Next Exit
（一）应力的合成
(σ1-σ4的计算可参照《船舶结构力学》)
在横骨架式的船底板上作用的正应力包含三个部分：由 船底总纵弯曲而产生的正应力σ1，由船底板架弯曲而产生 的正应力σ2，由于肋板之间板格局部弯曲而产生的正应力 σ3。因为它的合成应力由上述三种应力所组成，所以船底 板在这种情况下是属于第三类构件。 在采用纵骨架式时，外板内作用的正应力包含四个部 分:由船体总纵弯曲产生的应力σ1,由底部板架弯曲产生的应 力σ2；由肋板之间的纵骨弯曲产生的应力σ3及在纵骨和肋 板之间的板格弯曲产生的应力σ4。船底板在此情况下是第 四类构件，因为合成应力是由上述四种应力组成的。 Pre Next Exit
Next
Exit
结论：8/3>k2/k3>2。甲板横梁刚度可由保 证甲板稳定性条件事先给出，然后再由该
（ 图）
式计算肋板和肋骨的惯性矩。
Pre
Next
Exit
3.2、船底板架 船底是船体等值梁的下缘，受到很大的总纵弯曲应 力；此外还承受着机器重量、货物重量、压载水及舷外水 压力等横向载荷；对一些在波浪中高速航行的船底部，特 别是在首部附近还受到很大的冲击力。在总强度校核时， 船底纵桁应力要与总纵弯曲应力合成，此时船底板架的计 算载荷，应取相应于船舶总纵弯曲计算时的载荷状态和波 浪位置的水头，中拱状态时此水头不得小于0.6D（D为型 深）；在局部强度计算时，船底板架计算水头高度取为h= 型深（D）。船底板架的设计不仅应满足船体总纵强度的要 求，而且要保证能够承受上述各种局部载荷的作用。 Pre Next Exit
（一）应力的合成
(σ1-σ4的计算可参照《船舶结构力学》)
在横骨架式的船底板上作用的正应力包含三个部分：由 船底总纵弯曲而产生的正应力σ1，由船底板架弯曲而产生 的正应力σ2，由于肋板之间板格局部弯曲而产生的正应力 σ3。因为它的合成应力由上述三种应力所组成，所以船底 板在这种情况下是属于第三类构件。 在采用纵骨架式时，外板内作用的正应力包含四个部 分:由船体总纵弯曲产生的应力σ1,由底部板架弯曲产生的应 力σ2；由肋板之间的纵骨弯曲产生的应力σ3及在纵骨和肋 板之间的板格弯曲产生的应力σ4。船底板在此情况下是第 四类构件，因为合成应力是由上述四种应力组成的。 Pre Next Exit
Next
Exit
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• 横舱壁上有竖向的板，其高达1244.5mm。因此不能作为梁 单元处理，模拟成板和杆。 • 边界条件：取板四边简支。 • 载荷：横舱壁受到7620mm随深度变化的水压力。
练习
横舱壁
筋和板的尺寸:
•
• •
板的厚度：t＝19mm
筋为球扁钢其尺寸如右图设置。 注：由于梁相对于板有偏移量，因此沿Z轴 方向的偏移量为 W2+t/2=230+19/2=239.5mm 2 N / mm
练习
底板
板的尺寸如图:
•
•
跨距 : L=1493.4cm 半宽:b=1524cm 肋距:f=248.9 cm
纵向筋的间距为50.8cm。
•
横向筋的间距为62.225cm，即每个肋距分为4个单元。
练习
底板
筋和板的尺寸:
•
• •
板的厚度：t＝19mm
筋为球扁钢其尺寸如右图设置。 注：由于梁相对于板有偏移量，因此沿Z轴 方向的偏移量为 W2+t/2=230+19/2=239.5mm 2 N / mm
练习
15000吨甲板驳船结构强度计算分析
• 装载沉箱示意图
练习
15000吨甲板驳船结构强度计算分析
• 1/2+1+1/2的三维舱段有限元模型
1
ELEMENTS APR 23 2003 10:33:16
Z Y X
Hull Model(Unit:kg,cm)
练习
15000吨甲板驳船结构强度计算分析
材料弹性模量 E＝ 205800 0.3 材料泊松比 材料屈服极限
• • •
2 y 235 N/mm
练习
底板
• 加载后的图形
练习
甲板
问题描述:
• 甲板的尺寸、筋的形式与底板一样，只是Z轴坐标变成 7620mm。
• 本例题要用户学会移动，加局部的均布载荷。 • 计算过程：把底板的模型（还未划分网格）沿Z轴移动 7620mm，然后加局部载荷。 • 边界条件：取板四边固支。
2 y 235 N/mm
练习
舷侧
• 加载后的图形
练习
纵舱壁
• 读入纵舷侧模型，把舷侧沿Y轴负方向复制成两个纵舱壁，距离分别为 9144mm和15240mm即纵舱壁平行于XZ平面，在Y方向的坐标分别为0和 15240－9144＝6096mm
练习
横舱壁
问题描述:
• 本练习将指导用户如何处理用杆模拟翼板，以及复习加载随 深度变化的水压力。
• 1/2+1+1/2的三维舱段有限元模型(内部结构)
1
ELEMENTS APR 23 2003 10:37:54
Z Y X
Hull Model(Unit:kg,cm)
练习
15000吨甲板驳船结构强度计算分析
• 典型横剖面示意图
典型横剖面示意图
支柱2
LONG SP 508
支柱1 斜杆1 斜杆1
支柱3 斜杆2
由于教学需要本练习先从舱段的各部分开始，而且板、加强筋的尺寸 并不全部按实际结构尺寸，只取其中一种统一计算。
•
练习
15000吨甲板驳船结构强度计算分析
工程背景:
• 根据实船资料，经计算取空船重量3300吨，尾浮箱2个计75吨×2， 首浮箱40吨，重量的分布位置按实际的布置确定。在装载沉箱时，沉 箱的重量为A型3000吨，B型3200吨，其装载位置根据图“装载沉箱示 意图”确定。
• 因此本例题学习如何自下而上的建立模型，同时学会如何加随深 度变化的水压力。如图所示： • 建完舷侧模型后另存为LonPlate(用于复制成纵舱壁)。
练习
舷侧
2 • 将舷侧四边简支，加5.45米深的三角形水压力P＝0.0545 N / mm 2 (在本练习中由于没有考虑横框架只加0.000545 N / mm 的水 压力)
121.920 m
119.431 m 30.480 m 7.620 m 6.096 m
•
• • •
肋位间距
2.489 m
0.3
2 y 235 N/mm
2 材料弹性模量 E＝205800 N / mm
材料泊松比 材料屈服极限
练习
15000吨甲板驳船结构强度计算分析
计算方案 :
• 船体根据船舶结构力学和船体强度的理论和知识，对于甲板驳船的重 大件运输中的结构强度问题，按性质可分为总纵强度和局部强度，对 于总纵强度，可以在实际的重大件运输中通过压载来使得船体总纵弯 曲应力尽量降低，而局部强度则一般较为确定，其取决于局部载荷的 大小、分布形式和范围，以及结构的具体布置和尺寸。本船的总纵强 度根据船舶在各种工况下的重量分布及浮力分布采用相关船体总纵强 度程序计算完成。船体局部强度则采用1/2+1+1/2的三维舱段有限元 模型计算分析船体的应力分布。
15000吨甲板驳船结构强度计算分析
练习
15000吨甲板驳船结构强度计算分析
该练习包括以下几个部分:
•
• • • • •
底板；
甲板； 舷侧； 横舱壁； 横框架； 把这些模型合并成一个舱段进行整体舱段模型计算。
练习
甲板驳船结构强度计算分析
船体参数 :
•
• • • •
船体总长
设计水线长 型宽 型深 设计吃水
• 板的尺寸如图：
练习
舷侧
筋和板的尺寸:
•
• •
板的厚度：t＝19mm
筋为球扁钢其尺寸如右图设置。 注：由于梁相对于板有偏移量，因此沿Z轴 方向的偏移量为 W2+t/2=230+19/2=239.5mm 2 N / mm
材料弹性模量 E＝ 205800 0.3 材料泊松比 材料屈服极限
• • •
练习
甲板
2 • 根据实际装载沉箱情况在甲板上加载P＝0.07627 N / mm 的均 2 布压力(由于没有考虑横框架，本练习只加0.0007627 N / mm ， 否则板的变形太大)，加载范围见下图：
练习
甲板
• 加载后的图形
练习
舷侧
问题描述:
• 由于自上而下的建立板模型只能在XY平面内建，而舷侧平面与 XZ平面平行。
695 11 150 12
4
练习
底板
问题描述:
• 本例子将指导用户如何计算板架结构,包括如何取Beam188单 元的定位点，板和筋之间如何连接。
• 边界条件：取板四边简支。 • 该船空载时吃水5.45m，因此底板上所受的均布压力P＝ 2 0.0545 N / mm
• 但该底板没有考虑横舱壁已经横框架，因此加5.45m的静水压 力时应力会非常大，完全超过许用状态。在本练习还只加P＝ 2 0.000 545 N / mm 的压力。 • 求解该板和筋的最大变形和相当应力。
练习
横舱壁
筋和板的尺寸:
•
• •
板的厚度：t＝19mm
筋为球扁钢其尺寸如右图设置。 注：由于梁相对于板有偏移量，因此沿Z轴 方向的偏移量为 W2+t/2=230+19/2=239.5mm 2 N / mm
练习
底板
板的尺寸如图:
•
•
跨距 : L=1493.4cm 半宽:b=1524cm 肋距:f=248.9 cm
纵向筋的间距为50.8cm。
•
横向筋的间距为62.225cm，即每个肋距分为4个单元。
练习
底板
筋和板的尺寸:
•
• •
板的厚度：t＝19mm
筋为球扁钢其尺寸如右图设置。 注：由于梁相对于板有偏移量，因此沿Z轴 方向的偏移量为 W2+t/2=230+19/2=239.5mm 2 N / mm
练习
15000吨甲板驳船结构强度计算分析
• 装载沉箱示意图
练习
15000吨甲板驳船结构强度计算分析
• 1/2+1+1/2的三维舱段有限元模型
1
ELEMENTS APR 23 2003 10:33:16
Z Y X
Hull Model(Unit:kg,cm)
练习
15000吨甲板驳船结构强度计算分析
材料弹性模量 E＝ 205800 0.3 材料泊松比 材料屈服极限
• • •
2 y 235 N/mm
练习
底板
• 加载后的图形
练习
甲板
问题描述:
• 甲板的尺寸、筋的形式与底板一样，只是Z轴坐标变成 7620mm。
• 本例题要用户学会移动，加局部的均布载荷。 • 计算过程：把底板的模型（还未划分网格）沿Z轴移动 7620mm，然后加局部载荷。 • 边界条件：取板四边固支。
2 y 235 N/mm
练习
舷侧
• 加载后的图形
练习
纵舱壁
• 读入纵舷侧模型，把舷侧沿Y轴负方向复制成两个纵舱壁，距离分别为 9144mm和15240mm即纵舱壁平行于XZ平面，在Y方向的坐标分别为0和 15240－9144＝6096mm
练习
横舱壁
问题描述:
• 本练习将指导用户如何处理用杆模拟翼板，以及复习加载随 深度变化的水压力。
• 1/2+1+1/2的三维舱段有限元模型(内部结构)
1
ELEMENTS APR 23 2003 10:37:54
Z Y X
Hull Model(Unit:kg,cm)
练习
15000吨甲板驳船结构强度计算分析
• 典型横剖面示意图
典型横剖面示意图
支柱2
LONG SP 508
支柱1 斜杆1 斜杆1
支柱3 斜杆2
由于教学需要本练习先从舱段的各部分开始，而且板、加强筋的尺寸 并不全部按实际结构尺寸，只取其中一种统一计算。
•
练习
15000吨甲板驳船结构强度计算分析
工程背景:
• 根据实船资料，经计算取空船重量3300吨，尾浮箱2个计75吨×2， 首浮箱40吨，重量的分布位置按实际的布置确定。在装载沉箱时，沉 箱的重量为A型3000吨，B型3200吨，其装载位置根据图“装载沉箱示 意图”确定。
• 因此本例题学习如何自下而上的建立模型，同时学会如何加随深 度变化的水压力。如图所示： • 建完舷侧模型后另存为LonPlate(用于复制成纵舱壁)。
练习
舷侧
2 • 将舷侧四边简支，加5.45米深的三角形水压力P＝0.0545 N / mm 2 (在本练习中由于没有考虑横框架只加0.000545 N / mm 的水 压力)
121.920 m
119.431 m 30.480 m 7.620 m 6.096 m
•
• • •
肋位间距
2.489 m
0.3
2 y 235 N/mm
2 材料弹性模量 E＝205800 N / mm
材料泊松比 材料屈服极限
练习
15000吨甲板驳船结构强度计算分析
计算方案 :
• 船体根据船舶结构力学和船体强度的理论和知识，对于甲板驳船的重 大件运输中的结构强度问题，按性质可分为总纵强度和局部强度，对 于总纵强度，可以在实际的重大件运输中通过压载来使得船体总纵弯 曲应力尽量降低，而局部强度则一般较为确定，其取决于局部载荷的 大小、分布形式和范围，以及结构的具体布置和尺寸。本船的总纵强 度根据船舶在各种工况下的重量分布及浮力分布采用相关船体总纵强 度程序计算完成。船体局部强度则采用1/2+1+1/2的三维舱段有限元 模型计算分析船体的应力分布。
15000吨甲板驳船结构强度计算分析
练习
15000吨甲板驳船结构强度计算分析
该练习包括以下几个部分:
•
• • • • •
底板；
甲板； 舷侧； 横舱壁； 横框架； 把这些模型合并成一个舱段进行整体舱段模型计算。
练习
甲板驳船结构强度计算分析
船体参数 :
•
• • • •
船体总长
设计水线长 型宽 型深 设计吃水
• 板的尺寸如图：
练习
舷侧
筋和板的尺寸:
•
• •
板的厚度：t＝19mm
筋为球扁钢其尺寸如右图设置。 注：由于梁相对于板有偏移量，因此沿Z轴 方向的偏移量为 W2+t/2=230+19/2=239.5mm 2 N / mm
材料弹性模量 E＝ 205800 0.3 材料泊松比 材料屈服极限
• • •
练习
甲板
2 • 根据实际装载沉箱情况在甲板上加载P＝0.07627 N / mm 的均 2 布压力(由于没有考虑横框架，本练习只加0.0007627 N / mm ， 否则板的变形太大)，加载范围见下图：
练习
甲板
• 加载后的图形
练习
舷侧
问题描述:
• 由于自上而下的建立板模型只能在XY平面内建，而舷侧平面与 XZ平面平行。
695 11 150 12
4
练习
底板
问题描述:
• 本例子将指导用户如何计算板架结构,包括如何取Beam188单 元的定位点，板和筋之间如何连接。
• 边界条件：取板四边简支。 • 该船空载时吃水5.45m，因此底板上所受的均布压力P＝ 2 0.0545 N / mm
• 但该底板没有考虑横舱壁已经横框架，因此加5.45m的静水压 力时应力会非常大，完全超过许用状态。在本练习还只加P＝ 2 0.000 545 N / mm 的压力。 • 求解该板和筋的最大变形和相当应力。