剖面模数计算
剖面模数计算
56.00 50.00 50.00 72.00 50.00 50.00 84.00 50.00 50.00 50.00 91.00 91.00 50.00 50.00 50.00 50.00 50.00 50.00 60.00 60.00 50.00 50.00 50.00 50.00 50.00 50.00 50.00 50.00 50.00 50.00 50.00 50.00 50.00
zn
h
5.73 12.68680168
1.165
0.926
2.72
2.04
3.57
1.95
4.42
1.86
5.27
1.77
6.12
1.64
6.97
1.49
L400× 120×12
×23
W=1624.
0.85
12.69
4
662.22 89 cm3
L400×
120×12
×23
W=1624.
0.85
11.43
135.01 156.35 143.10 176.66 198.08 222.24 228.33 254.82 286.55 315.72 288.72 335.45 358.61
395.82 398.97 450.07 497.58 541.77 68.72 99.58 111.09 139.40 155.61 188.68 206.01 252.54 275.21 324.37 348.50 407.54 436.64 517.49 548.87
T型材计算
T型材带板面积
轧制型材计算
L63×40×4 L63×40×5 L63×40×6 L63×40×7 L75×50×5 L75×50×6 L75×50×8 L75×50×10 L90×56×5 L90×56×6 L90×56×7 L90×56×8 L100×63×6 L100×63×7 L100×63×8 L100×63×10 L100×80×6 L100×80×7 L100×80×8 L100×80×10 L110×70×6 L110×70×7 L110×70×8 L110×70×10 L125×80×7 L125×80×8
剖面模数和惯性矩在船体结构
剖面模数和惯性矩在船体结构、强度设计中经常会碰到，平时我们一般都采取手工计算，过程非常繁琐、单调，又容量出错。
现在许多人都已经用计算机编程计算，速度快，又准确，本文介绍剖面模数和惯性矩编程计算两种方法，供大家选择使用。
1.用Micr0softExcel(电子表格)编程计算1.1说明：用此方法计算，方便易学，即使没有学过计算机语言的人也能自编,自用。
无须专业人员帮助，而且编程速度很快。
1.2编程及使用举例打开Micr0softExcel设定b1、b2、b3、h1、h2、h3属性为输入项，b1:“型材面板宽度（cm）”、h1：“型材面板厚度（cm）”、b2:“型材腹板高度（cm）”、h2:“型材腹板厚度（cm）”、b3:“型材带板宽度（cm）”、h3:“型材带板厚度（cm）”、可再按下述步骤操作：A1项设定为：b1*h1A2项设定为：b2*h2A3项设定为：b3*h3A4项设定为：A1+A2+A3S1=A1*((h1+h3)/2+b2)I1=A1*((h1+h3)/2+b2)^2+(1/12)*b1*(h1)^3S2=A2*(b2+h3)/2I2=A2*((b2+h3)/2)^2+(1/12)*h2*(b2)^3I3=(1/12)*b3*(h3)^3S4=S1+S2H=S4/A4I=I1+I2+I3-h^2*A4W=I/((h1+h3)/2+b2-h)惯性矩，W为剖面模数。
下次计算时，只用在界面更换b1、b1、b1、b3、h1、h2、h3值可得新的I和w。
2.用VB编程2.1说明:用VB编写过程较复杂,要有VB基础,优点是编程后使用时界面较直观,容易使用.2.2编程使用举例：2.2.1创建新窗体首先启动VB6.0,新建一个工程，系统会自动打开一个新窗体。
在窗体中增加如下控件：8个标签控件、8个文本框控件、1个框架控件、3个命令按钮控件。
然后将窗体的Caption属性改为“剖面模数计算器”：8个标签的Caption属性分别为“型材面板宽度（cm）”、“型材面板厚度（cm）”、“型材腹板宽度（cm）”、“型材腹板厚度（cm）”、“型材带板宽度（cm）”、“型材带板厚度（cm）”、“惯性矩（cm4）”、“剖面模数（cm3）”；框架控件的Caption属性改为“结果”；3个命令按钮的Caption属性改为“开始计算”、“清除”、“退出”；8个文本框的text属性改为空；其它的属性均取默认值。
剖面模数计算
剖面模数计算剖面模数（Section Modulus）是用于描述横截面在受弯时抵抗外力的能力的一个重要参数。
在工程设计和结构分析中，剖面模数经常用来评估结构的强度和刚度，是进行截面尺寸和形状选择的依据之一。
剖面模数的计算是通过将截面分解为若干个简单形状的组合来完成的。
根据截面的几何特征，可以将计算剖面模数的方法分为几种常见的情况，比如矩形截面、圆形截面、T形截面、L 形截面等。
对于矩形截面来说，剖面模数的计算可以通过以下公式得到：Z = b * h^2 / 6其中，Z为剖面模数，b为矩形的宽度，h为矩形的高度。
对于圆形截面，剖面模数的计算可以通过以下公式得到：Z = π * d^3 / 32其中，Z为剖面模数，d为圆形截面的直径。
对于T形截面，剖面模数的计算可以通过以下公式得到：Z = (b1 * h1^2 / 6) + (b2 * h2^2 / 6)其中，Z为剖面模数，b1为横梁的宽度，h1为横梁的高度，b2为纵梁的宽度，h2为纵梁的高度。
T形截面的剖面模数是由横梁和纵梁的剖面模数之和计算得到的。
对于L形截面，剖面模数的计算可以通过以下公式得到：Z = (b1 * h1^2 / 6) + (b2 * h2^2 / 6)其中，Z为剖面模数，b1为长边的宽度，h1为长边的高度，b2为短边的宽度，h2为短边的高度。
L形截面的剖面模数是由长边和短边的剖面模数之和计算得到的。
除了上述常见的截面形状，还有其他复杂形状的截面，如多边形截面、不规则形状截面等。
对于这些特殊形状的截面，可以采用数值计算的方法，如有限元方法，通过将截面分解为若干个小区域，通过数值积分来计算每个小区域的剖面模数，再将其累加得到整个截面的剖面模数。
在工程实际应用中，剖面模数是设计者考虑截面强度和刚度时经常使用的重要参数。
较大的剖面模数意味着截面有更大的抵抗外力的能力，可以提供更高的强度和更大的刚度。
因此，在结构设计过程中，计算和选择合适的剖面模数是一个重要的环节，需要充分考虑结构的工作状态和荷载条件。
剖面模数计算
剖面模数计算剖面模数是指材料或构件在剖面方向上的刚度。
它是用来计算剖面弯曲刚度或剖面截面形状对剖面变形的影响程度的一个参数。
在工程设计中，剖面模数的计算常常涉及到材料力学性质和截面形状等多个因素。
下面将详细介绍剖面模数的计算方法，并给出一些相关参考内容。
一、剖面模数的定义：剖面模数是指材料或构件在剖面方向上的刚度，表示材料或构件抵抗剖面方向上变形的能力。
剖面模数的单位通常是mm^3。
二、剖面模数的计算方法：1.矩形截面：对于矩形截面，剖面模数的计算公式为：W = bh^2/6其中，W表示剖面模数，b和h分别表示矩形截面的宽度和高度。
2.圆形截面：对于圆形截面，剖面模数的计算公式为：W = πd^3/32其中，W表示剖面模数，d表示圆形截面的直径。
3.其他复杂截面：对于其他复杂的截面形状，可以通过将其分割成多个简单的几何体来计算剖面模数，然后将结果进行相加。
例如，可以将T 形截面分割成矩形和两个L形截面，然后计算每个部分的剖面模数，并将它们相加得到总的剖面模数。
三、相关参考内容：1.《结构计算手册》（程季男著）：该书对剖面模数的计算方法作了详细的介绍，涵盖了各种常见截面形状的剖面模数计算公式，同时还对剖面模数的应用进行了讲解。
2.《结构力学与结构设计》（刘妙德、吴少军著）：该书对剖面模数的计算方法进行了深入的研究，重点介绍了复杂截面形状的剖面模数计算方法，并给出了实际应用案例。
3.《钢结构设计手册》（沈大成、杨智、吕玉奇著）：该手册对剖面模数的计算方法进行了详细的介绍，包括各种常见钢结构截面形状的剖面模数计算公式，并对剖面模数的应用进行了实例分析。
4.《建筑结构》（许春明、王道生主编）：该书对剖面模数的计算方法进行了全面的介绍，包括各种常见剖面形状的剖面模数计算公式以及计算步骤，对于各类材料的剖面模数计算均有详细说明。
以上是关于剖面模数计算的相关参考内容，读者可以根据实际需求选择参考书籍或文献来进行学习和研究。
型材的剖面模数
1380 1400 1450
1500
1550 1600
1650
1700 1750 1800 1850 1900
1950
2000 2050
2100
2150 2200 2250 2300 2350 2400 2450
具有附连翼板的剖面，（mm）
- 370×14 - 370×15
- 360×28 - 380×26 - 400×24
- 280×12
580
- 280×22
肘板尺寸
折
无折边
有折边 边
55
mm - 280×9.5 - 280×8.0
- 290×9.5 - 290×8.0
折 边 60
- 310×10.5 - 310×8.5
mm
- 315×10.5 - 315×8.5 - 320×10.5 - 320×8.5
- 330×11.0 - 330×9.0
- 200×17
240 - 150×100×12
- 220×15
250 - 180×90×10 -200×11.5 - 200×18
260 - 160×80×14
- 220×16 - 240×14
肘板尺寸
无折边
有折边
- 180×7.0 - 180×6.5
折 边 - 190×7.0 - 190×6.5
- 370×13
肘板尺寸
无折边
有折边
- 370×12.0 -370×9.5
折 边 - 380×12.0 -380×10.0
70 mm
- 390×12.5 -390×10.0
折 - 400×13.0 - 400×10.5 边
型材剖面模数计算
型材剖面模数计算要计算型材剖面的模数，首先需要了解型材的截面形状。
常见的型材包括角钢、圆钢、槽钢、工字钢等，每种型材的截面形状都有所不同。
这些型材的截面形状可以通过几何测量或CAD软件进行测量和绘制。
一般来说，计算型材剖面模数可以通过以下步骤进行：1.测量型材的截面尺寸：使用尺子或卡尺等工具测量型材的截面尺寸，并记录下来。
比如，对于角钢的剖面，可以测量上下边缘的高度和左右边缘的宽度。
2.计算型材的截面面积：根据测量得到的尺寸，可以计算出型材的截面面积。
对于角钢的剖面，可以将上下边缘的高度乘以左右边缘的宽度，得到截面的面积。
3.计算型材的惯性矩：惯性矩是衡量型材在受力时抵抗形变的能力。
计算型材的惯性矩需要使用型材的截面尺寸来进行计算。
惯性矩的计算公式根据型材的截面形状和坐标系的选择有所不同。
对于简单的截面形状，比如矩形、圆形等，可以使用经典的惯性矩计算公式进行计算。
对于复杂的截面形状，可以使用CAD软件进行建模，并通过软件提供的计算工具进行计算。
4.计算型材的模数：型材的模数可以通过将型材的惯性矩除以型材的最远离中性轴的距离得到。
模数的计算结果就是型材在剖面上的抗弯刚度。
模数的大小可以反映型材的强度和刚度。
模数越大，说明型材的强度和刚度越大，能够承受更大的外力而不产生较大的形变。
在实际工程应用中，可以根据型材的截面尺寸和模数来选择合适的型材进行设计。
对于需要承受较大外力的结构，应选择截面积大、模数大的型材，以提高结构的强度和刚度。
对于受力相对较小的部位，可以选择截面积小、模数小的型材，以减小结构的重量和成本。
剖面模数计算方法
Allowable stress to ABS MODU 2001, part 3, charpter 2, section 1, item 3.3F=Fy/F.S., whereFy = 235 N/mm2 , or 34 ksiF.S. = 1.67 for axial or bending stress2.50 for shear stressHence, F = 140.7 N/mm2 , or 20.4 ksi for axial or bending stress94.0 N/mm2 , or 13.6 ksi for shear stress1. Bulkhead1.1 Wind pressure p = f V k2.c h.c s N/m2wheref = 0.611Vk = 100 knots = 51.44 m/sc s = 1.0c h = 1.1hence p = 1778.4 N/m2or 37.13 lbf/ft21.2 Bulkhead platingPlate panel maximum size (mm)4070 by 690Plate thickness, t (mm)8Bulkhead load to wind pressure p = 1778.4 N/m2or 37.13 lbf/ft2Stress due to lateral perpendicular load:σ = kpb2/t2 wherek = 0.741 for panel size ratio of 5.9 (4070/690)p =37.13lbf/ft2, or0.26 lbf/in2b =690 mmt =8mmHenceσ =1421 lbf/in2, or 1.42ksi OK3Shear stress at support,τ = RF max/A web = 4.49N/mm2, or0.7ksi OK2. Bottom2.1. bottom platingPlate panel maximum size (mm)2650 by 830Plate thickness, t (mm)8Deck load to MODU 2001, w920 kgf/m2, or 188 lbf/ft2Stress due to lateral perpendicular load:σ = kwb2/t2 wherek = 0.718 for panel size ratio of 3.19 (2650/830)w =188lbf/ft2, or 1.31 lbf/in2b =830mmt =8mmHenceσ =10090 lbf/in2, or10.1ksi OK33. APV' lower Supporting StructureAs per contract specification 2.22G, foundations for equipment shall be designed for combined staticand dynamic load of 1.5g vertical and 0.5g horizontal for roll and pitch.According to HYDRALIFT Drawing: T2820-D1157-G0040 APV's arrangement,per WORKING APV' average weight: 2750kg,add 10% variables: 3025kg is to be used in following calculation.3.1 check supporting plate panelThe supporting plate panel, which is supported at four sides, is considered conservatively as plate beam supported at two longer edges.Plate panel concentrated load maximum size (mm)1420 by 760Plate thickness, t (mm) =25.5Deck load to MODU 2001, w =920kgf/m2, or 188 lbf/ft2Max moment due to deck load q: M q =qL/8 =925N.mwhere L =0.76mMax reaction force due to deck loa R q=qL/2=4870NLoad Case 1 (LC1): Heave at 1.5gForce due to static and dynamic load:P = ma,wherem=3025kga=14.7m/s2 (1.5g)P=44467.5NHence,Q=2P = 88935NM1max=Ql1l2/L=16605N.mwhere L=0.76ml1=0.33ml2=0.43mR1max=Ql2/L=50318NForce due to pitch:P=ma,wherem=3025kga= 4.9m/s2 (0.5g)P pitch=14822.5NHence,Q2=2.755*P/5.76 = 7090NThe force acts on plate as a longitudinal tension, as illustrated in sketchLC3: Roll at 0.5g to starboardForce due to roll:P=ma,wherem=3025kga= 4.9m/s2 (0.5g)P=14822.5NHence,Q2=2.755*P/5.76 = 7090NThe force acts on plate as a transverse tension, as illustrated in sketchLC4: Heave at 1.5g, pitch at 0.5g to forward and roll at 0.5g to starboard (LC1+LC2+LC3)moment:BM max=M1max + Mq =17530N.mshear:RF max=R1max + Rq =55188Nlongitudinal tension:TF x =14179Ntransverse tension:TF y =14179Nplate beam modulus:SM=bt2/6 =154cm3where b =142cmt = 2.55cmplate beam area:A1 =bt =362cm2A2 =at =194cm2where a =76cmBending stress,σ = BM max/SM =113.91N/mm2, or16.5ksi OK Shear stress,τ = RF max/A1 = 1.52N/mm2, or0.2ksi OK Longitudinal tension stress:σx = TF x/A2 =0.73N/mm2, or0.1ksi OK Transverse tension stress:σy = TF y/A1 =0.39N/mm2, or0.1ksi OK3.2 Check supporting structurewhere L= 1.42mBM max = (q1+q2)L2/8 =1774kgf.mRFmax = (q1+q2)L/2 = 4997kgf3Bending stress ,σ = BM max/SM = 6.21N/mm2, or0.9ksi OK Shear stress ,τ = RF max/A1 = 6.81N/mm2, or 1.0ksi OKb. Beam A2-B2Similar to beam A1-B1, check beam A2-B2 stress is OK.R B2 =4964kgfc. Beam A3-B3Similar to beam A1-B1, check beam A3-B3 stress is OK.R B3 =2697kgfd. Beam A4-B4Similar to beam A1-B1, check beam A4-B4 stress is OK.R B4 =2482kgfe. Beam A5-B5Similar to beam A1-B1, check beam A5-B5 stress is OK.R B5 =4964kgff. Beam A6-B6Similar to beam A1-B1, check beam A6-B6 stress is OK.R B6 =4964kgfg. Beam A7-B7Similar to beam A1-B1, check beam A7-B7 stress is OK.R B7 =4964kgfh. Beam A8-B8Similar to beam A1-B1, check beam A8-B8 stress is OK.R B8 =4964kgfi. Beam A9-B9Similar to beam A1-B1, check beam A4-B4 stress is OK.R B9 =2482kgfj. Beam C1-D1Similar to beam A1-B1, check beam C1-D1 stress is OK.R C1 =4989kgfR D1 =4989kgfk. Beam C2-D2Similar to beam A1-B1, check beam C2-D2 stress is OK.R C2 =4957kgfR D2 =4957kgfl. Beam C3-D3Similar to beam A1-B1, check beam C2-D2 stress is OK.R C3 =2690kgfR D3 =2690kgf3.2.2 Check transverse girdersMax moment due to force R B1: M B1 = 0.76*1.985*R B1/2.745 =2746kgf.mMax moment due to force R B2: M B2 = 1.42*1.325*R B2/2.745 =3402kgf.mMax moment due to force R B3: M B3 = 2.08*0.665*R B3/2.745 =1359kgf.m Combined moment: BM max =6163kgf.mReaction force: R E1 = 1.985*R B1/2.745 + 1.325*R B2/2.745 + 0.665*R B3/2.745 =6663kgf Reaction force: R F1a = 0.76*R B1/2.745 + 1.42*R B2/2.745 + 2.08*R B3/2.745 =5995kgf hence,RF max =6663kgfBending stress ,σ = BM max/SM =24.00N/mm2, or 3.5ksi OK Shear stress ,τ = RF max/A WEB =8.17N/mm2, or 1.2ksi OKn. Beam E2-F2Similar to beam E1-E1, check beam E2-F2 stress is OK.Reaction force: R F2 =5984kgfDistributed load along the beam length due to bulkhead weight, q = 660kgf/mMax moment due to load q: M q =qL2/8 =622kgf.mMax moment due to force R D1: M D1 = 0.76*1.985*R D1/2.745 =2742kgf.mMax moment due to force R D2: M D2 = 1.42*1.325*R D2/2.745 =3398kgf.mMax moment due to force R D3: M D3 = 2.08*0.665*R D3/2.745 =1355kgf.mCombined moment: BM max =6774kgf.mReaction force: R E3 =7558kgfReaction force: R F3a =6890kgfhence,RF max =7558kgfBending stress ,σ = BM max/SM =26.38N/mm2, or 3.8ksi OK Shear stress ,τ = RF max/A WEB =9.27N/mm2, or 1.3ksi OKDeck load to MODU 2001, w = 920kgf/m2 or 188 lbf/ft2Distributed load along the beam length, q = 0.165*w =151.8kgf/mMax moment due to load q: M q =q*1.4452*(1+1.3/2.745)2/8 =86kgf.mMax moment due to force R B4: M B4 = 1.445*1.3*R B4/2.745 =1699kgf.mMax moment due to force R B5: M B5 = 2.105*0.64*R B5/2.745 =3402kgf.mCombined moment: BM max =4259kgf.mReaction force: R F1b =2424kgfReaction force: R =5146kgfthk(cm)width(cm)sectionarea(cm2)ctr.dist. toplt top(cm)d(cm)I0 (cm4)mom. ofinert.(cm4)SM(cm3)top flg 2.5516.542.075 1.27522.844135.0web1808042.5542666.748997.3btm flg0.816.513.282.950.732077.6 Combined135.27533.7125210.02520 Bending stress ,σ = BM max/SM =16.58N/mm2, or 2.4ksi OK Shear stress ,τ = RF max/A WEB = 6.31N/mm2, or0.9ksi OKDeck load to MODU 2001, w = 920kgf/m2 or 188 lbf/ft2Distributed load along the beam length, q1 = 0.165*w =151.8kgf/mDistributed load along the beam length due to bulkhead weight, q2 = 660kgf/m BM max = (q1+q2)L2/8 =765kgf.mRFmax = (q1+q2)L/2 = 1114kgfHence,R =1114kgfBending stress ,σ = BM max/SM = 2.98N/mm2, or0.4ksi OK Shear stress ,τ = RF max/A WEB = 1.37N/mm2, or0.2ksi OKr. Beam E5-F5Similar to beam F3-E5, check beam E5-F5 stress is OK.Reaction force: R E5b =1185kgfR F5 =1185kgfDeck load to MODU 2001, w = 920kgf/m2 or 188 lbf/ft2Distributed load along the beam length, q = 0.165*w =151.8kgf/mMax moment due to load q: M q =q*0.832*(1+2.66/3.49)2/8 =41kgf.mMax moment due to force R B6: M B6 = 0.68*2.81*R B6/3.49 =2718kgf.mMax moment due to force R B7: M B7 = 1.34*2.15*R B7/3.49 =4098kgf.mMax moment due to force R B8: M B8 = 2.0*1.49*R B8/3.49 =4239kgf.mMax moment due to force R B9: M B9 = 2.66*0.83*R B9/3.49 =1570kgf.mCombined moment: BM max =9829kgf.mReaction force: R E4b =9779kgfBending stress ,σ = BM max/SM =38.27N/mm2, or 5.6ksi OK Shear stress ,τ = RF max/A WEB =11.99N/mm2, or 1.7ksi OK3.2.3 Check longitudinal girdersDeck load to MODU 2001, w = 920kgf/m2 or 188 lbf/ft2Distributed load along the beam length, q = 0.3*w =276kgf/mMax moment due to load q: M q =q*3.5882/2 =1777kgf.mMax moment due to force R F1a +R F1b: M F1 = 0.938*(R F1a+R F1b) =7897kgf.mMax moment due to force R F2: M F2 = 2.193*R F2 =13123kgf.mMax moment due to force R F3a +R F3b: M F1 = 3.588*(R F3a+R F3b) =29041kgf.mCombined moment: BM max =51838kgf.mReaction force: R G1 = q*3.588 + RF1a + RF1b + RF2 + RF3a + RF3b=23397kgfBending stress ,σ = BM max/SM =167.46N/mm2, or24.3ksi OK Shear stress , 1.2τ = RF max/A WEB =65.58N/mm2, or9.5ksi OKDeck load to MODU 2001, w = 920kgf/m2 or 188 lbf/ft2Distributed load along the beam length, q1 = 0.3*w =276kgf/mLoad as Heave at 1.5gForce due to static and dynamic load:P = ma,wherem=3025kga=14.7m/s2 (1.5g)P=44468NHence,q2=2P/L = 6384kgf/mwhere L= 1.42mMax moment due to load q1: M q1 =q1*4.072/2 =2286kgf.mMax moment due to load q2: M q2 =q2*1.422/2 =6437kgf.mMax moment due to force R E4a +R E4b: M E4 = 1.42*(R E4a+R E4b) =21194kgf.mMax moment due to force R E5a +R E5b: M E4 = 4.07*(R E5a+R E5b) =9357kgf.mCombined moment: BM max =39273kgf.mReaction force: R G2 = q1*4.07 +q2*1.42 + R E4a + R E4b + R E5a + R E5b=27413kgf hence,RF =27413kgfBending stress ,σ = BM max/SM =65.74N/mm2, or9.5ksi OK Shear stress ,τ = RF max/A WEB =26.89N/mm2, or 3.9ksi OKv. Beam G3-F5Deck load to MODU 2001, w = 920kgf/m or 188 lbf/ft2Distributed load along the beam length, q1 = 0.165*w =151.8kgf/mDistributed load along the beam length due to bulkhead weight, q2 = 660kgf/m Max moment due to load q1: M q1 =q1*4.072/2 =1257kgf.mMax moment due to load q2: M q2 =q2*4.072/2 =5466kgf.mMax moment due to force R F4: M F4 = 1.42*R F4 =10964kgf.mMax moment due to force R F5: M F5 = 4.07*R F5 =4823kgf.mCombined moment: BM max =22510kgf.mBending stress ,σ = BM max/SM =62.18N/mm2, or9.0ksi OK Shear stress ,τ = RF max/A WEB =11.26N/mm2, or 1.6ksi OK4. APV' Upper Supporting Structure3.1 :P pitch =14822.5NQ1pitch =7733N Load due to a APV's Roll at 0.5g to starboard has calculated as 3.1 :P roll =14822.5NQ1roll =7733N 4.1 Check APV' end box mounting structure on forward transverse bulkhead4.1.1 Check stiffener' flange subjected to tensionAs per "Yield Line Analysis of Bolted Hanging Connections", AISC, Engineering Journal, Vol.14, No.3 1977, For hanger rods, the allowable working load is the smaller of following :P1 = F y t b2(2r)1/2(1+a/b)/LFP2 = F y t b2[r(1+a/b)]1/2/LFwhere F y=235N/mm2t b=13mmr= (F y-F b)/F y =0.401F b=140.7N/mm2a=50mmb=35.5mmLF = 1.7P1 =50388NP2 =22959Nhence,the allowable total force carried by flange[ P ]=22959Nmaximal load forced on stiffener L100x75x13 is P max = 1.5Q1roll = 11600 N < [ P ]OK!4.1.2 Check stiffener subjected to compressionR max =8522N9thk(cm)plt width/sect dep(cm)sectionarea(cm2)ctr.dist. toplt top(cm)d(cm)I0 (cm4)mom. ofinert.(cm4)SM(cm3)att plt0.85644.80.4 2.493.9section-7.515.46 5.9794.6359.7Combined60.26 1.8453.6704.3in3 Bending stress ,σ = BM max/SM =23.83N/mm2, or 3.5ksi OKR max=R F =8738Nthk(cm)plt width/sect dep(cm)sectionarea(cm2)ctr.dist. toplt top(cm)d(cm)I0 (cm4)mom. ofinert.(cm4)SM(cm3)att plt 1.2519.2240.625 3.1196.0section-7.521.06 6.6994.6314.4Combined45.06 3.5510.3965.9in3Bending stress ,σ = BM max/SM =22.61N/mm2, or 3.3ksi OK Shear stress ,τ = RF max/A1 = 4.15N/mm2, or0.6ksi OKC. Check beam L-MR max =11934Nthk(cm)width(cm)sectionarea(cm2)ctr.dist. toplt top(cm)d(cm)I0 (cm4)mom. ofinert.(cm4)SM(cm3)top flg00000.00.0web0.9 2.5 2.25 1.25 1.2 4.8btm flg0.97.5 6.75 2.950.5 1.7Combined9 2.5 6.530.2in3 Bending stress ,σ = BM max/SM =4145.20N/mm2, or601.6ksi OK Shear stress ,τ = RF max/A1 =53.04N/mm2, or7.7ksi OK4.2 Check APV' end box mounting structure on inboard longitudinal bulkheadAs per "Yield Line Analysis of Bolted Hanging Connections", AISC, Engineering Journal, Vol.14, No.3, 1977, For hanger rods, the allowable working load is the smaller of following :P1 = F y t b2(2r)1/2(1+a/b)/LFP2 = F y t b2[r(1+a/b)]1/2/LFwhere F y=235N/mm2t b=19mmr= (F y-F b)/F y =0.401F b=140.7N/mm2a=50mmb=35.5mmLF = 1.7hence,P1 =107634NP2 =49042Nhence,the allowable total force carried by flange[ P ]=49042Nmaximal concentrated load forced on girder T 811x12.5w P max = 3Q2roll = 23199 N < [ P ]OK!4.2.2 Check longitudinal girder' web stability under compression when roll to starboardAs per "Manual of STEEL CONSTRUCTION Allowable Stress Design", AISC,Slenderness ratio Kl/r =450> 200where K =2l =811mmr = 3.61mmAnd C c =(2*3.142E/F y)1/2 =130where E =200000MpaF y =235N/mm2here,Kl/r >C chence,the allowable stress F a = 12*3.142E/(23*(Kl/r)2 = 5.08N/mm2Compression total load forced on Girder' web section Q =12*Q2roll92796N web section area A=19625mm2RF max =92796Nthk(cm)width(cm)sectionarea(cm2)ctr.dist. toplt top(cm)d(cm)I0 (cm4)mom. ofinert.(cm4)SM(cm3)top flg 2.5547.3120.615 1.27565.474578.2web 1.2581.1101.37543.155563.784757.5btm flg 1.911.521.8584.6 6.674705.9Combined243.8426.1234041.73939240.4in3 Bending stress ,σ = BM max/SM =17.91N/mm2, or 2.6ksi OK Shear stress ,τ = RF max/A web =9.15N/mm2, or 1.3ksi OK4.3 Check supporting APV' end box mounting structure on TF-12 transverse bulkheadBending stress ,σ = BM max/SM =72.79N/mm2, or10.6ksi OK Shear stress ,τ = RF max/A web =17.26N/mm2, or 2.5ksi OKthk(cm)width(cm)sectionarea(cm2)ctr.dist. toplt top(cm)d(cm)I0 (cm4)mom. ofinert.(cm4)SM(cm3)top flg 1.310130.65 1.8871.8web 1.3 6.28.06 4.425.8184.0btm flg 1.957.5109.258.4532.948.7web 1.2581013.453.3262.1top flg 1.25121518.025 2.01270.1Combined155.318.8302636.726916.4in3Bending stress ,σ = BM max/SM =74.44N/mm2, or10.8ksi OK Shear stress ,τ = RF max/A web =17.26N/mm2, or 2.5ksi OK。
利用Intelliship的数据接口实现船体剖面模数计算自动化
客 户端 层对 于船 体 构 件 的表 示 没有 变化 ， 是 而 提 供 了更 多 的实 用 Ａ Ｉ这些 Ａ Ｉ Ｐ， Ｐ 不仅 可 以对单 个 构 件进行操 作 ， 而且 可 以对 多 个构 件 进行 操作 。例 如 ： 取 甲板 上所有 的梁等 ， 提 以及针 对界面元 素上 的
船
舶
Ｄｅ ｅ ｅ ，２ ０ ｃ ｍｂ ｒ ０ ７
Ｎ０． ６
Ｓ Ｐ ＆ Ｂ０ＡＴ ＨＩ
户一 般不用 直接访 问服务器 层 。它将 船体数 据存 储
在七 个 数 据 库 中 ， ｏ ｅ， ｒｊ ｔａａ ａｅ Ｐｏ ｃ — Ｍ ｄｌ Ｐｏ ｃＤ ｔ ｓ ， ｒ ｅｔ ｅ Ｂ ｊ
Ｓ ＣＨＥＭＡ ， ｔｌ ｇ， ｔｌｇ Ｃａａｏ Ｃａａｏ
设 计时代 ， 因为二维 图纸里没有 足够 的信息 支撑 ， 船
表 １ Ｉ ｔ ｌ ｈｐ数据 结构 ｎｅ ｉ ｉ ｌｓ
命令管理器 工作集管理器
客 户端 用 户命 令 船 体 视 图 事 务 管 理 器
体剖面模数计算是靠人工测量、 收集所需要 的相关
数据来完 成 的。 随着 船舶 设 计 由二 维 向三 维 的 转
上海
２０ １ ） ０ ０ １
Ｃａ ｃ ｌ ｔ ｎ ａ ｔ ｍ ａ ｉ ｎ ｏ ｅ ｔｏ ｏ ｕ ｅ ａ ｅ ｌｕ ａ ｉ ｕ ｏ ｏ ｔｏ ｆｓ ｃ ｉ ｎ ｍ ｄ ｌｓ ｂ ｓ ｄ ｏ ａ ａ ｉ ｔ ｒ ａ ｅ ｏ ｏ ｔ ｒ ｎｔ ｌ ｓ ｉ ｎ ｄ ｔ ｎ ｅ ｆ ｃ ｆｓ ｆｗａ ｅ Ｉ ｅ ｌ ｈ ｐ ｉ
（０ ７ ８研 究所
［ 关键词 ］ｎ ｌｓｉ； ｌｔ ｌｈ 数据存储结构 ； ｅｉ ｐ 剖面模数
［ 摘 要】 介绍 了船舶三维设计软件 ｌｔｌ ｈ ｎ ｌｓｉ ｅ ｉ ｐ的数据结构 ， 阐述 －￣ 何利用其开放 的数据 接 口进行二 次开发 ， Ｊ ｎ ＇ ［ 文献标 识码】 Ａ ［ 文章编号 】０ １ ８ ５ ２ ０ ）６— ０ １— ４ １０ —９５ ｆ０ ７ ０ ０ ６ ０ 实现船体剖 面模数计算的 自动化 。 ［ 中图分类 号】 Ｐ ９ ． １ Ｔ ３ １４
第二章补充例题：船体剖面模数、总纵弯曲应力的近似计算和极限弯矩计算——船体强度与结构设计
0.065
8.7
0
22.5
0.033
9.8
0
1245.028
C
-1.58 0.023 1.625 -1.452 -1.324 1.523 1.42
15.23 -0.22 -15.67 14.00 12.77 -14.68 -13.69
其中：
船体剖面中和轴至参考轴的距离：Δ = B = −16.95 = −0.023(m) A 736.9
)
=
48.22 ×104 (cm2⋅ Nhomakorabeam2 )
船体剖面中和轴至参考轴的距离：Δ = B = 3124 = 0.19(m) A 16440
船体剖面对新中和轴的惯性矩： I = C − Δ2 A = C − Δ ⋅ B = 48.22 ×104 − 0.19 × 3124 = 48.1×104 (cm2 ⋅ m2 )
计算包括舷墙在内的船体剖面惯性矩 I 和上甲板上表面的剖面模数 W。
舷墙
上甲板
舷墙
h
G
△
船体新中和轴 主体中和轴
解：取主体中和轴为参考轴
舷墙剖面面积A2 = 2th = 2 × 2.2 ×100 = 440(cm2 ) 舷墙中和轴至参考轴的距离：Z2 = (6.6 + 0.5) = 7.1m
船体剖面总面积A = ΣAi = A1 + A2 = 160 ×102 + 2 × 2.2 ×100 = 16440(cm2 )
2（100*2.2)
构件剖面积A i
距参考
轴距离 Zi
静力矩 AiZi
cm2
m cm2·m
160×102 440 16440
0
0.0
第二章补充例题：船体剖面模数、总纵弯曲应力的近似计算和极限弯矩计算——船体强度与结构设计
解 （1）列表计算如下：
所求惯性矩为：
I2
=
⎛ 2 ⎜ C1
⎝
−
B12 A1
⎞ ⎟ ⎠
=
⎛ 2⎜
⎝
242163.44
−
(1663.9)2 8381.33
⎞ ⎟ ⎠
=
48366.2cm2
⋅ m2
（2）所求总纵弯曲正应力的第二次近似计算值为：
σ1 j
=
M I2
⋅Zj
上甲板上表面至新中和轴的距离：Z甲上 = G − Δ = 6.6 − 0.19 = 6.41(m)
上甲板上表面的剖面模数：W = I = 48.1×104 = 7.5 ×10（4 cm2 ⋅ m)
Z甲上
6.41
另外，剖面要素 A、B、C 也可列表计算如下：
构
件 编
构件名称
号
1
主体
2
舷墙
构件尺寸 mm
C
=
Σ(
Ai
Z
2 i
+
io )
=
(0
+
46 ×104 )
+
(440 × 7.12
+
2×
2.2 ×100 ×12 12
)
=
48.22 ×104 (cm2
⋅
m2 )
船体剖面中和轴至参考轴的距离：Δ = B = 3124 = 0.19(m) A 16440
船体剖面对新中和轴的惯性矩： I = C − Δ2 A = C − Δ ⋅ B = 48.22 ×104 − 0.19 × 3124 = 48.1×104 (cm2 ⋅ m2 )
武汉船舶职业技术学院 何志标
剖面模数计说明1
附录1：
1.
X轴
Y轴
X’轴
b
h ——芯材高度；
t ——骨材玻璃钢糊制层厚；
b2——搭接敷层宽；
t2——带板厚，骨材所处艇底板厚；
*注：表注方法参照《玻璃钢船体结构制图》表4
2.计算方法
2.1剖面模数：W＝I总/e2
＝I0+S×|Z′|2
其中：I
总
I0为骨材各部件自身惯性距；
e2为危险面距中轴的距离；
S为骨材各部件自身面积；
|Z′|2为轴线X与中各轴的距离，如图为e1;
2.2骨材各部件及其尺寸：
芯材：实际面积为b×h,如采用木材和胶合板作为加强骨材时，其面乘以折减系数
0.64作为有效面积代入计算工式，如采用PVC作为加强，则不计入其面积。
面板：芯材上表面玻璃钢面积，b×t；
腹板：芯材两侧面玻璃钢面积，2×h×t；
搭接敷层：搭接敷层玻璃钢面积，2×b2×t；
带板：骨材所在处玻璃钢壳板，宽度按规范选取，如计算依据为《沿海小船规范》则按其2.1.7.1选取；如计算依据为《纤维增强塑料船建造规范》则按其3.1.4.2
选取，宽为腹板两侧各150mm。
船体中剖面计算法设计
1,d [1 ]
（2）船底总强度要求：计算合成应力小于许用合成应力。
1,b 2,b [1 2 ]
设计目标：结构重量最轻。
6.3 中剖面纵向构件相当厚度的确定
纵向构件相当厚度：船体板厚与纵骨均摊在其厚度上的假想厚度之和。
c2 c j F j W j dW 2 z F F j 1
n
(c , z )F
j 1 j
n
j
（2）面积改变对弯曲应力的影响 M W
Fj 1 M W W 1 2 (c j , z) (c j , z) Fj W Fj W Fj F Fj F
1、英国劳氏船级社 LR ：Lloyds Register of Shipping 2、德国劳氏船级社 GL： Germanischer Lloyd 3、挪威船级社 DNV ：DET NORSKE VERITAS 4、法国船级社 BV ：Bureau Veritas 5、美国船级社 ABS ：American Bureau of Shipping 6、中国船级社 CCS ：China Classification Society 7、日本海事协会 NK ：NIPPON KAIJI KYOKAI 8、俄罗斯船舶登记局 RS： Russian Maritime Register of Shipping 9、意大利船级社 RINA： Registo Italiano Navade 10、韩国船级社 KR ：Korean Register of Shipping
c2 c j F j F j dW j 2 (c j , z ) W z F F
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r=
1.151
中和轴e= 0.098 cm
惯性矩I= 36.894 cm4
对带板 W1=
7.526
cm3
对面板 W2=
376.215
cm3
槽钢
项目
t
d
面积(cm2)
距参考轴距 离Z(cm)
静距(cm3)
惯性矩(cm4)
自身惯性矩 (cm4)
带板
10 1100 78.622 -0.500 -39.311
中和轴e= 0.410 cm
惯性矩I= 358.146 cm4
对带板 W1=
50.515
cm3
对面板 W2=
873.417
cm3
组合型材
项目
t
带板
5
腹板
5
d
面积(cm2)
距参考轴距 离Z(cm)
静距(cm3)
惯性矩(cm4)
自身惯性矩 (cm4)
500 25.000
0.25
6.25
1.5625 0.520833333
静距(cm3)
惯性矩(cm4)
自身惯性矩 (cm4)
500 62.898 -0.400 -25.159
10.064
2.133
8.797
5.43
47.77
259.38
46.95
50
1.000
7.200
7.200
51.840
0.003
∑ 72.695
29.809
321.282
49.087
惯性半径
r=
2.220
惯性矩I= 621.146 cm4
对带板 W1=
64.359
cm3
对面板 W2=
1781.527
cm3
0.000
∑ 27.467
0.238
18.626
4.451
惯性半径
r=
0.917
中和轴e= 0.009 cm
惯性矩I= 23.075 cm4
对带板 W1=
5.781
cm3
对面板 W2=
2660.712
cm3
等边角钢
项目
t
带板
角钢 加扁钢
8 L75× 75×6
2
d
面积(cm2)
距参考轴距 离Z(cm)
19.656
9.167
槽钢型号 [5
6.928
2.5
17.32
43.30
26
∑ 85.550
-21.991
62.956
35.167
惯性半径
r=
1.040
中和轴e= -0.257 cm
惯性矩I= 92.469 cm4
对带板 W1=
17.590
cm3
对面板 W2=
-359.726
cm3
工字钢
项目
t
d
面积(cm2)
300
15
15.5
232.5
3603.75
1125
面板
8
80
6.4
加扁钢
0
0
0
30.9
197.76
6110.784 0.341333333
31.3
0
0
0
31.3
46.4
436.51 10841.95867
惯性半径
r=
12.048
中和轴e= 9.408
cm
惯性矩I= 6735.472
cm4
对带板 W1= 307.662
不等边角 钢
项目
t
带板
角钢 加扁钢
5 L40× 25×4
0
d
面积(cm2)
距参考轴距 离Z(cm)
静距(cm3)
惯性矩(cm4)
自身惯性矩 (cm4)
500 25.000 -0.250
-6.250
1.563
0.521
2.467
2.63
6.49
17.06
3.93
0
0.000
3.750
0.000
0.000
距参考轴距 离Z(cm)
静距(cm3)
惯性矩(cm4)
自身惯性矩 (cm4)
带板
10 1100 78.622 -0.500 -39.311
19.656
9.167
槽钢型号 I10
14.345
5
71.73
358.63
245
∑ 92.967
32.414
378.281
254.167
惯性半径
r=
2.585
中和轴e= 0.349 cm
cm3
球扁钢
项目
t
带板
5
球扁钢号 HP5
d
面积(cm2)
距参考轴距 离Z(cm)
静距(cm3)
惯性矩(cm4)
自身惯性矩 (cm4)
500 25.000 -0.250
-6.250
1.563
0.521
2.87
3.13
8.98
28.12
6.9615
∑ 27.870
2.733
29.680
7.482
惯性半径