船舶強度課程設(shè)計

1、船舶強度與結(jié)構(gòu)設(shè)計課程設(shè)計 一、 課程設(shè)計內(nèi)容及資料1. 課程設(shè)計任務(wù)書綜合應(yīng)用船舶與海洋結(jié)構(gòu)物強度的有關(guān)知識，完成船舶船體中剖面的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并按相關(guān)規(guī)范要求進行總縱強度的校核。2. 課程設(shè)計主要內(nèi)容（一）、根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求完成船舶舯剖面結(jié)構(gòu)設(shè)計（二）、船體總縱強度的校核1、船舶在靜水中平衡位置的確定2、船舶在波浪中平衡位置的確定3、船舶重量分布曲線的確定4、船舶浮力分布曲線的確定5、船舶載荷分布曲線的確定6、船舶剪力和彎矩分布曲線的確定7、剖面特性計算8、許用應(yīng)力的確定9、總縱彎曲應(yīng)力校核10、極限強度校核3. 船舶設(shè)計資料船舶主尺度：總長：設(shè)計水線長：垂線間長：計算船長：型寬：型深：設(shè)計吃

2、水：方型系數(shù)：二、 船舶剪力與彎矩計算1. 主要數(shù)據(jù)船舶計算長度（垂線間長） L=115.50m船寬 B=19.50m海水比重 =1.025tf/m2. 參考資料1) 全船重量分布匯總表2) 靜水力曲線圖3) 邦戎曲線圖3. 計算狀態(tài)本計算中取壓載出港狀態(tài)進行計算排水量 =5826.25t重心縱坐標(biāo) xg=1.344m平均吃水 dm=4.24m浮心縱坐標(biāo) xb=0.44m漂心縱坐標(biāo) xf=1.13m水線面積 Aw=1537.56m縱穩(wěn)心半徑 R=176.04m4. 波型和波浪參數(shù)選擇波長 = L=115.50m波高 h=5.775m坦谷波垂向坐標(biāo)值采用余弦級數(shù)展開式計算各理論站從坦谷波面到波軸

3、線垂向坐標(biāo)值經(jīng)計算列入表1：r=h/2=2.8875m =115.5m表1： yB值中垂站號1098765432101011121314151617181920x/0.50.550.60.650.70.750.80.850.90.951yB-2.8875-2.703 -2.179 -1.400 -0.482 0.454 1.303 1.994 2.493 2.789 2.8875中拱站號0123456789102019181716151413121110注：表中yB值由波軸線向下為正，向上為負(fù)值。5. 壓載出港狀態(tài)的彎矩和剪力的計算1) 船舶縱傾調(diào)整a) 船舶在靜水中平衡位置的確定第一次近似：

4、首吃水：=4.531m尾吃水：=3.938m排水體積：V= =5826.25/1.025=5684.15m第二次近似：首吃水：df2=df1+V-V1Aw+xg-xb1R(L2-xf) = 4.681m尾吃水：da2=da1+V-V1Aw-xg-xb1R(L2+xf) = 3.872mV-V1V=0.132% 0.5% xg-xb2L=0.02% s梁頂板155000.537.512.3461.255673.3750.0014067.64794339.3506s梁底板155000.537.510.2382.53901.50.0014065.54794246.1705s梁加強筋8160112.8

5、11.6148.481722.3686.83E-056.94794308.29062100梁加強筋8160112.810.9139.521520.7686.83E-056.24794277.23052100圍板面板1330013912.3479.75900.310.0005497.64794339.35061577圍板加強筋8160112.811.6148.481722.3686.83E-056.94794308.29062100圍板加強筋8160112.810.9139.521520.7686.83E-056.24794277.23052100艙口圍板210018137811.254252.

6、547840.63138.9156.59794292.7605s上甲板281500142010.2428443696.80.027445.54794246.1705s舷側(cè)外板29002818128.75710562168.75569.07674.09794181.8318s舷側(cè)內(nèi)板29001514358.753806.2533304.69304.86254.09794181.8318s二層甲板9150011357.3985.57194.150.0009112.64794117.4931450甲板縱骨3002517510.05753.757575.1880.56255.39794239.5147

7、s舷側(cè)加強筋202002809.4757587182.050.0013334.82294214.0011s舷側(cè)加強筋8160225.68.025205.441648.6566.83E-053.37294149.66242100舷側(cè)加強筋8160225.68.7522419606.83E-054.09794181.83182100縱艙壁3400812725.61523.28529.92262.02670.9479442.06152250縱艙壁2400912162.7583.21574.64103.68-1.95206-86.6159347舷側(cè)板34001515105.6285615993.649

8、1.30.9479442.06152880舷側(cè)板24001513602.79722624.4172.8-1.95206-86.6159964舷側(cè)平臺8150011203.94681825.20.00064-0.75206-33.37356內(nèi)底板12150011801.52704050.00216-3.15206-139.862800舭龍骨5100150.753.752.81251.04E-05-3.90206-173.142100舭列75168.75126.56250.004219-3.90206-173.14s外底50000.023203-

9、4.65206-206.4191901內(nèi)底板1182501907.51.51361.252041.8750.009151-3.15206-139.8621022外底縱骨2401092160.1225.923.11040.1152-4.53206-201.0941458內(nèi)底縱骨2201091981.39275.22382.55580.088733-3.26206-144.7431736旁桁75405303.7533.75-3.90206-173.14s中桁材1500120.5900.7567.550.62533.75-3.90206-173.14s工字梁翼板250151

10、37.56.432241.21551.3980.1953131.7799478.97862s工字梁腹板500200.5506.432321.62068.5312.0833331.7799478.97862s8030.937360.23314112.57 計算時取基線為參考軸，則有中和軸距參考軸的距離為=Ai/AiZi=4.65206m船體中剖面對水平中和軸的慣性矩為I=2(AiZi+i0)-Ai=280621.1cmm剖面上的應(yīng)力為i=10MZi/I (kgf/cm)2. 歐拉應(yīng)力計算1) 板的歐拉應(yīng)力計算表6：縱骨架式板格（四邊自由支持）歐拉應(yīng)力計算E=800(100t/b)構(gòu)件名稱短邊b,

11、cm板厚t,cm(100t/b)E梁側(cè)板701.54.592 3673 艙口圍板701.86.612 5290 上甲板752.813.938 11150 舷側(cè)外板72.52.814.916 11932 舷側(cè)內(nèi)板72.51.54.281 3424 舭列板751.54.000 3200 外底板97.31.52.377 1901 外底板88.71.52.860 2288 外底板891.52.841 2272 內(nèi)底板97.31.11.278 1022 內(nèi)底板88.71.11.538 1230 內(nèi)底板891.11.528 1222 表7：橫骨架式板格（四邊自由支持）歐拉應(yīng)力計算E=200(100t/s)

12、(1+s/b)構(gòu)件名稱短邊s,cm長邊b,cm板厚t,cm100t/s(1+s/b)E二層甲板751500.92.250 450 縱艙壁753400.81.251 250 縱艙壁752400.91.735 347 舷側(cè)板753401.54.399 880 舷側(cè)板752401.54.819 964 舷側(cè)平臺751500.81.778 356 內(nèi)底板751501.24.000 800 2) 縱桁局部穩(wěn)定性計算表8： 自由翼板（面板三邊自由支持一邊完全自由）歐拉應(yīng)力計算E=84(100t/b)構(gòu)件名稱長邊a,cm短邊b,cm板厚t,cm(100t/b)E梁加強筋75160.8252100 梁加強筋7

13、5160.8252100 圍板面板75301.318.78 1577 圍板加強筋75160.8252100 圍板加強筋75160.8252100 甲板縱骨75302.569.44 5833 舷側(cè)加強筋752021008400 舷側(cè)加強筋75160.8252100 舷側(cè)加強筋75160.8252100 舭龍骨75100.5252100 外底縱骨7524117.36 1458 內(nèi)底縱骨7522120.66 1736 工字梁翼板75251.536 3024表9：縱桁腹板（四邊自由支持）歐拉應(yīng)力計算E=800(100t/b)構(gòu)件名稱長邊a,cm短邊b,cm板厚t,cm(100t/b)E梁頂板75501

14、.597200梁底板75501.597200旁桁材75151.26451200中桁材75151.26451200工字梁腹板755021612800由計算結(jié)果可知，在中拱狀態(tài)下，該船舶總縱彎曲壓應(yīng)力都比歐拉應(yīng)力小，所以這些板架均不需要做折減計算，即第一次近似計算結(jié)果滿足要求。3. 船體總縱彎曲剪應(yīng)力計算本次計算中所用剖面的S/I值代替最大剪應(yīng)力作用區(qū)的S/I值。故可利用總縱彎曲正應(yīng)力第一次近似計算表中的構(gòu)件尺寸及其距中和軸的距離計算剪應(yīng)力計算公式中的靜矩S值。表10：靜矩S值計算構(gòu)件名稱構(gòu)件剖面面積Ai,cm至中和軸距離Zi,m對中和軸靜矩cmm艙口圍板面板397.647939832298.26

15、96535梁頂板37.57.647939832286.7977437梁加強筋12.86.94793983288.93362985梁側(cè)板3156.5979398322078.351047梁加強筋12.86.24793983279.97362985圍板加強筋12.86.94793983288.93362985圍板加強筋12.86.24793983279.97362985艙口圍板3786.5979398322494.021257上甲板4205.5479398322330.13473梁底板37.55.547939832208.0477437甲板縱骨755.397939832404.8454874舷側(cè)加

16、強筋804.822939832385.8351866舷側(cè)外板8124.0979398323327.527144舷側(cè)內(nèi)板4354.0979398321782.603827舷側(cè)加強筋25.64.097939832104.9072597舷側(cè)加強筋25.63.37293983286.34725971二層甲板1352.647939832357.471877414482.97工字梁翼板37.51.77993983266.74774371工字梁腹板501.77993983288.99699162縱艙壁2720.947939832257.8396344舷側(cè)板5100.947939832483.44931451

17、5380.01表11：最大剪應(yīng)力計算構(gòu)件名稱剪力N剖面慣性矩J計算厚度t靜矩S剪應(yīng)力=NS/Jt許用應(yīng)力=0.35stfcmmcmcmmkgf/cmkgf/cm舷側(cè)板900.8864280621.06941.515380.0084232.92 822.5縱艙壁900.8864280621.06940.815380.0084261.72 822.5二層甲板900.8864280621.06940.914482.9747451.66 822.5舷側(cè)平臺900.8864280621.06940.815380.0084261.72 822.5表12：舷側(cè)外板剪切穩(wěn)定性計算E=1070(100t/b)kgf/cm取中和軸附近