船舶强度与结构课程设计

目录

一、课程设计任务书 (2)

二、课程设计主要内容 (2)

三、船舶数据资料 (2)

四、课程设计主要步骤 (3)

（一）船舶在静水和波浪上剪力弯矩计算 (3)

（二）总纵强度计算 (20)

一、 课程设计任务书

综合应用船舶与海洋结构物强度的有关知识，完成船舶船体中剖面的结构设计，并按相关规范要求进行总纵强度的校核。

二、课程设计主要内容

（一）、根据相关规范要求完成船舶舯剖面结构设计 （二）、船体总纵强度的校核

1、船舶在静水中平衡位置的确定

2、船舶在波浪中平衡位置的确定

3、船舶重量分布曲线的确定

4、船舶浮力分布曲线的确定

5、船舶载荷分布曲线的确定

6、船舶剪力和弯矩分布曲线的确定

7、剖面特性计算

8、许用应力的确定

9、总纵弯曲应力校核 10、极限强度校核

三、船舶数据资料

船舶主尺度： 总长：m L OA 40.128

设计水线长：m L WL 04.120= 垂线间长：m L PP 50.115= 计算船长：m L 50.115= 型宽：m B 50.19= 型深：m D 20.10= 设计吃水：m d 30.8= 方型系数：653.0≈B C

四、课程设计主要步骤

（一）船舶在静水和波浪上剪力弯矩计算

主要数据：

计算船长 115.50L m = 船 宽 m B 50.19= 海水比重 31.025/t m ρ= 设计吃水 m d 30.8=

选取满载出港的装载状况作为计算基础，由设计任务书所给的参考数值可得到以下参数：

排水量 12657.91t ∆= 平均吃水 8.18m d m = 重心纵向位置 3.946g x m =- 浮心纵向坐标 0.23b x m =- 漂心纵向坐标 4f x m =-

水线面积 21803.902w A m = 纵稳心半径 121.76L BM m =

其中的水线面积w A 是由所给的厘米吃水吨数18.49TPC t =求出，公式为：100w TPC

A ρ

=

。

纵稳心半径L BM 是由所给的厘米纵倾力矩 133.44/MTC t m =求出的，公式为：100PP

L MTC L BM ⋅≈

∆

。

波型和波浪参数选择： 波长：115.5L m λ== 波高：6h m =

坦谷波垂向坐标值采用余弦级数展开式计算：

各理论站从坦谷波波面到波轴线垂向坐标值经计算列入下表：

注：表中B y 值由波轴线向下为正，向上为负。

满载出港状态的弯矩和剪力计算： １．船舶纵倾调整

（1）船舶在静水中平衡位置的确定 第一次近似： 首吃水：

11

() 6.2952g b f m f x x d d x m R -=+

-=

尾吃水：11

()9.8202g b a m f x x d d x m

R -=-+=

排水体积：

3

12349.18V m γ

∆

=

=

第二次近似： 首吃水：112

11

() 6.5062g b f f f x x V V d d x m

A R --=++-=

尾吃水：

11211()10.0782g b a a f x x V V d d x m A R --=+

-+=

2

0.08%V V V -=- <0.1%-0.5%满足设计要求

1

0.03%

g b x x L

-= <0.05%-0.1%满足设计要求

船舶在静水中平衡位置的计算

(2)船舶在波浪上平衡位置的计算 a.用麦卡尔法计算船舶在波谷的平衡位置

取静水平衡线0 6.506f d m =,010.078a d m =作为波轴线，按照波谷在船中由邦戎曲线图上量出浸水面积i ω,再取1m ε=,即波轴线上移1m,量出各站横剖面浸水面积bi ω，列下式计算波轴线移动参数0ζ，b 。

船舶在波谷上平衡位置的计算

b.用麦卡尔法计算船舶在波峰的平衡位置

取静水平衡线0 6.49f d m =,010.07a d m =作为波轴线，按照波峰在船中由邦戎曲线图上量出浸水面积i ω,再取1m ε=-,即波轴线下移1m,量出浸水面积bi ω，列下式计算波轴线移动参数0ζ，b 。

船舶在波峰上平衡位置的计算

求出平衡位置后，即可以从邦戎曲线上得到船舶处于平衡位置时的横剖面浸水面积，计算结果见下表。

2．重量的分布计算

由于重力曲线拟合的不可知性，在综合梯形法，阶梯型曲线，以及局部性重量的基础上得到以下重力曲线。

求出的各理论站重量分布如下表：

3．剪力弯矩结果

静水时剪力和弯矩计算

15/27

波峰时剪力和弯矩计算

16/27

波谷时剪力和弯矩计算

17/27

浮力、载荷分布图及剪力弯矩分布图如下：

重力曲线

18/27

19/27

（二）总纵强度计算

一、计算依据

1.参考图纸和计算书

（1）基本结构图

（2）典型剖面图

（3）肋骨型线图

（4）剪力弯矩计算书

（5）船底板架局部强度计算书

2.计算载荷（由于计算时波峰大于波谷，取波峰进行计算）

计算弯矩：波峰M(中拱)=38436tf·m

计算剪力：波峰M(中拱)=1195.7tf

3.船体材料

计算剖面的所有构件采用低碳钢材，屈服极限2352kgf/cm2。

4.许用应力

（1）总纵弯曲许用应力=0.5[σ]=1176kgf/cm2

（2）总纵弯曲与板架局部弯曲和应力的许用应力

a)在板架跨中[σ]=（kg/cm2）1528.8kgf/cm2

b)在舱壁处[σ]=σs（kg/cm2）2352kgf/cm2

二、总纵弯曲正应

1.总纵弯曲正应力的第一次近似计算