船舶结构设计杂谈

① 腹板加强筋根部设软趾以降低应力集中 系数，软趾尺寸如下： R≥0.75c；b≥0.5c；a≤15mm ② 确保腹板加强筋与纵骨腹板具有良好的 对准。 ③ 腹板加强筋与纵骨面板双面连续焊且两 端包角焊。
边舱内纵骨与横向构件的连接
所有双壳间纵向构件和横向结构连接处均采用了带软趾的肘板。 范围是水线以下 5 根纵骨， 另水线下附近的节点的连接， 建议背面增加带软趾的肘板， 软趾的尺寸同例 1。
漫话结构设计
2010-9
漫话结构设计
1. 结构设计的基本思想 2.结构设计中的的一些问题
1. 结构设计的基本思想
1.1 结构设计是在结构强度(功能)、构件重量、 占有空间和建造工艺等诸多相互矛盾的需求中 寻求一个平衡的解决方案； 1.2 结构设计的解决方案不是唯一的； 1.3 结构设计中安全性是最重要的; 1.4 利用数学方法和计算机软件进行结构优化设 计是一个方向，但在近期内尚难以见到实用的 前景。
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其他专业的设计改进而解决结构问题 的实例
（1）总体专业的分舱划分与配载将直接影响船 体的总纵强度； （2）总体专业的尾部线型，螺旋桨布置和设计 以及轮机专业对主机机型的选择都会对船体的 振动产生决定性的作用。
2.2结构设计中的力学模型
2.2.1 载荷在结构中的传递路径 2.2.2 强度问题的分类
单壳散货船肋骨与底边水舱连接
单壳散货船肋骨上、下端肘板
单壳散货船舱口端梁端部结构
舱口围板端肘板与甲板连接
散货船舱壁下墩座与底部结构的连接
甲板纵骨与强横梁或横舱壁的连接
所有甲板纵向构件和横向结构连接处均采用带软趾的加强筋。必要时用如下形式的 过焊孔。或者另一面设圆弧形软肘板，以进一步降低肘板根部另一趾端的应力集中系数
槽形舱壁与底墩连接处
VLCC双壳油船横剖面高应力区
单壳散货船槽形舱壁及上、下墩座高应力区
单壳散货船槽形横舱壁裂纹区
T型材贯穿孔的改进方案
球扁钢贯穿孔的改进方案
底边舱焊接性型下折角点连接
底边舱折角型下折角点连接
底边舱强框架扶强材与周界纵骨的连接
肋板挺筋与内外底纵骨的连接
底边水舱强框架防倾肘板
焊接型双层底与底边舱结构连接
受力特点与说明： （1）内底板与底边舱斜板及肋板和横向强框架腹板的连接细节处，承受舱内货物和边舱压 载水的惯性载荷以及舷外水的波浪载荷。
（2） 横向强框架处，内底板至底边舱非连续突变，使该细节局部区域产生应力集中，易导
致节点损坏。 说明： （1）对于内底板与底边舱斜板采用焊接折角连接时 ，在底边舱内的内底板同一平面上 嵌接软肘板，以降低应力集中系数。 （2）建造时，确保肋板与横向强框架腹板具有良好的对中，其板厚中心线的偏差应小 于三分之一板厚。 （3）对于内底板与底边舱斜板采用焊接折角连接时 ，内底板与底边舱斜板及桁材的板 厚中心线尽量汇交于同一点。 （4）应力集中区域应采用全焊透焊接。
2.4 结构设计中的计算机应用问题
2.4.1 在结构设计的全过程采用三维建模的方法 应是发展的方向; 2.4.2 不同的设计阶段对设计软件有不同的需求； 2.4.3 先进的设计方法必然引起设计组织管理的 变化;
早期设计工作的特点
（1）早期设计工作的特点是：时间紧、设计修 改变动大且频繁、有较多的计算工作、接触设 计成果的单位多且要求不同； 相应对于设计软件的要求是：易于建模；具 有强大的修改功能，易于对模型进行修改；具 有良好的三维显示和漫游功能；具有良好的数 据转换接口平台，易于与其他软件进行连接；
说明： （1） 确保腹板加强筋与纵骨腹板具有良好的对准。 （2） 腹板加强筋与纵骨面板双面连续焊且两端包角焊。
双层底纵骨与肋板的连接
（1） 该处的连接均有软趾肘板； （2） 由于所支撑的板格受到水压的作用，建议背面增加带软趾的肘板，以提高骨材支撑的 效率，进一步降低趾部应力集中。范围是所有双层底内的纵骨。
后期设计工作的特点
（1）后期设计工作的特点是：模型相对较稳定； 众多的零件和信息量；大量用户的频繁生成、 调用和修改这些信息；与生产管理信息系统及 各类加工设备的操作系统关系密切； （2）相应对于设计软件的要求是：具有强大的 数据库功能；良好的数据转换平台；具备符合 船舶和海洋工程建造要求的加工信息的生成和 修改；
（1）从强度问题分类：屈服强度、屈曲强度和 极限强度； （2）从结构构件强度分类：板格强度、骨材强 度、板架强度和船体梁强度；
2.3 结构节点的设计 2.3.1 节点设计的重要性 大部分的损伤是节点产生的裂纹 高强度材料的应用对节点设计应给予更 多 的关注 2.3.2 油船和散货船一些易于产生裂纹的部位 及节点的改善
低碳钢与高强度钢性能比较
钢种 率
%）
拉伸强度
（N/mm2）
屈服强度
（N/mm2）
比值
延伸
（min
普碳钢 400~520 H32 440~590 H36 490~620 H40 510~650
235 315 355 390
1.70~2.21 1.40~1.87 1.38~1.75 1.31~1.67
2. 结构设计中的一些问题
2.1 结构设计中的全局观念 2.2 结构设计中的力学模型 2.3 结构节点设计的重要性 2.4 结构设计中的计算机应用问题
2.1 结构设计中的全局观念
2.1.1 结构设计中应充分地了解对方的需求尽可 能地满足对方的合理需求； 2.2.2 许多结构上的问题，其合理的解决方案却 取决于其他专业的设计改进，在这种情况下， 应积极配合兄弟专业共同解决问题;
说明： （1） 腹板加强筋根部设软趾以降低应力集中系数，软趾尺寸如下： R≥0.75c；b≥0.5c；a≤15mm （2） 确保腹板加强筋与纵骨腹板具有良好的对准。 （3） 腹板加强筋与纵骨面板双面连续焊且两端包角焊。
强力构件防倾肘板连接
类型 1
类型 2
（1）肘板根部设软趾以降低应力集中系数，软趾尺寸如下：R≥300mm；a≤15mm （2）肘板根部设软趾并在横向强构件腹板的另一面设圆弧形软肘板，以进一步降低肘板根 部另一趾端的应力集中系数，其尺寸如下： R1 ≥300mm；R2≥MAX(400mm,0.67b) a≤15mm；c≥MAX(300mm,0.5b) (3) 确保肘板和软肘板与纵骨腹板具有良好的对准。 (4) 肘板及软肘板与纵骨面板双面连续焊且两端包角焊。
谢谢大家！
2.2.1 载荷在结构中的传递路径
载荷传递路径：载荷 板构件（外板、内底 板、甲板板和舱壁板等） 次级构件或称主 向梁（底部纵骨、内底纵骨、甲板纵骨、甲板 横梁、舷侧纵骨和肋骨等）支撑构件或称主 要构件（肋板、底部桁材、甲板纵桁、强横梁、 强肋骨和舷侧纵桁等） 船体梁
2.2.2 强度问题的分类
22 22 21 20
双壳油船易于发生裂纹的部位（1）
纵骨与横向构件连接部位及底边舱上下折角处
双壳油船易于发生裂纹的部位（2） 强框架肘板趾部
双壳油船易于发生裂纹的部位（3）
纵舱壁垂直桁与内底连接及肘板端部
双壳油船易于发生裂纹的部位（4）
横舱壁水平桁与纵舱壁连接端部
双壳油船易于发生裂纹的部位（5）