CH4-2-44工況與載荷組合-20140319

4.4工況與載荷組合

4.4.1裝載

2.油船:按吃水、裝載模式

需要考慮的裝載工況離港狀態(tài)、到港狀態(tài)、部分填滿的壓載艙狀態(tài)、海上航行工況、港內(nèi)和遮蔽水工況。直接分析的設(shè)計(jì)裝載工況如下表：船中貨艙區(qū)域有兩道縱艙壁油船有限元分析的載荷組合No.LoadingpatternStillwaterloadsDynamicloadcasesDraught

(1)%ofperm.SWBM(2)%ofperm.SWSF(2)MidshipcargoregionSeagoingconditionsA10.9TSC100%(sagging)Seenote3HSM-1

FSM-1BSP-1POST-1P100%(hogging)100%(-vefwd)Seenote4HSM-2

FSM-2BSR-1P

BSR-2P

BSP-1POST-2PA20.9TSC100%(sagging)Seenote3HSM-1

HSA-1

FSM-1BSR-1P

BSR-2P

BSP-1POST-1P

OSA-2P

100%(hogging)100%(-vefwd)Seenote4HSM-2

FSM-2BSR-1P

BSR-2P

BSP-1P

BSP-2POST-1P

OST-2P

OSA-2PA30.65TSC100%(hogging)100%(-vefwd)Seenote5HSM-2

FSM-2//100%(-vefwd)Seenote4/BSR-1P

BSR-2P

BSP-1POST-1P

OST-2P

OSA-2PA40.6TSC100%(sagging)100%(+vefwd)Seenote4HSM-1

FSM-1BSR-1P

BSP-1POST-1P

OSA-2PA50.65TSC100%(sagging)100%(+vefwd)Seenote5HSM-1

HSA-1

FSM-1//100%(+vefwd)Seenote4/BSR-1P

BSP-1POSA-2PA60.6TSC100%(hogging)100%(-vefwd)Seenote4HSM-2

HSA-1BSR-1P

BSR-2P

BSP-1POSA-2PA7(6)TLC100%(hogging)100%(-vefwd)Seenote4HSM-2

HSA-1BSR-1P

BSR-1S

BSP-1P

BSP-1SOST-1P

OST-1S

OSA-2P

OSA-2SA8(6)TBAL-EM100%(sagging)100%(+vefwd)Seenote4HSM-1

FSM-1BSR-1P

BSR-2P

BSP-1POSA-2PHarbourandtestingconditionsA90.25TSC100%(sagging)100%(+vefwd)Seenote4/A100.25TSC100%(sagging)100%(+vefwd)Seenote4/A110.6TSC100%(sagging)100%(+vefwd)Seenote5/A12(7)0.33TSCSeenote7Seenote7/A130.7TSC100%(hogging)100%(-vefwd)Seenote5/A14TSC100%(hogging)100%(-vefwd)Seenote4/船中貨艙區(qū)域有一道縱艙壁油船有限元分析的載荷組合No.LoadingpatternStillwaterloadsDynamicloadcasesDraught(1)%ofpermSWBM(2)%ofPerm.SWSF(2)MidshipcargoregionSeagoingconditionsB10.9TSC100%(sagging)Seenote3HSM-1

HSA-1

FSM-1BSR-1P

BSR-1S

BSP-1P

BSP-1SOST-1P

OST-1S

OSA-1P

OSA-2P

OSA-1S

OSA-2S100%(hogging)100%(-vefwd)Seenote4HSM-2

FSM-2BSR-1P

BSR-1S

BSP-1P

BSP-1SOST-2P

OST-2S

OSA-2P

OSA-2SB2(6)0.9TSC100%(sagging)Seenote3HSM-1

HSA-1

FSM-1BSR-1P

BSR-1S

BSP-1P

BSP-1SOST-1P

OST-1S

OSA-1P

OSA-1S

OSA-2P

OSA-2S100%(hogging)100%(-vefwd)Seenote4HSM-2

FSM-2BSR-1P

BSR-1S

BSP-1P

BSP-1SOST-2P

OST-2S

OSA-2P

OSA-2SB30.9TSC100%(hogging)100%(-vefwd)HSM-2

FSM-2//100%(-vefwd)/BSR-1P

BSR-1S

BSP-1P

BSP-1SOST-2P

OST-2SB40.6TSC100%(sagging)75%(+vefwd)Seenote4HSM-1

FSM-1

FSM-2BSR-1P

BSR-1S

BSP-1P

BSP-1SOSA-2P

OSA-2SB5(6)0.6TSC100%(sagging)75%(+vefwd)Seenote4HSM-1

FSM-1

FSM-2BSR-1P

BSR-1S

BSP-1P

BSP-1SOSA-2P

OSA-2SB60.6TSC100%(sagging)100%(+vefwd)Seenote5HSM-1

FSM-1

FSM-2//100%(+vefwd)Seenote4/BSR-1P

BSR-1S

BSP-1P

BSP-1SOSA-2SB7(7)TBAL-EM100%(sagging)100%(+vefwd)Seenote4HSM-1

HSA-1

FSM-1underdevelopmentunderdevelopmentunderdevelopmentHarbourandtestingconditionsB80.33TSC100%(sagging)100%(+vefwd)Seenote5/B90.33TSC100%(sagging)75%(+vefwd)Seenote4/B10(6)0.33TSC100%(sagging)75%(+vefwd)Seenote4/B11TSC100%(hogging)100%(-vefwd)Seenote5/其他情況，船中貨艙區(qū)域外有兩道\一道縱艙壁油船有限元分析的載荷組合3.散貨船：按吃水1）Applicablegeneralloadingpatterns

一般工況：2）Multiportconditions3）Alternateconditions

僅適用于BC–A的附加工況：4）Heavyballastcondition

僅適用于壓載貨艙的附加工況：5）Additionalharbourconditions

遮蔽工況應(yīng)用于所有類型的散貨船：BC-A型散貨船隔艙裝載船中區(qū)域有限元分析的載荷組合NoDescription(a)LoadingpatternAftMidForeDraught%ofperm.SWBM(15)%ofperm.SWSF(16)Dynamicloadcase(18)Remarks

(seebelow)Seagoingconditions1Fullload

[4.1.3]TSC50%(sagging)BSP-1P,OST-1P(1)(2)2Fullload

[4.2.1.a)]TSC50%(sagging)BSP-1P,OST-1P(1)(3)3Slackload

[4.2.1.b)]TSC0%BSP-1P(3)4Slackload

[4.2.1.b)]TSC0%BSP-1P(3)MHMHMFullｌｌMFullMFullMFullMFull50%MHMFull50%MHHullMFull5Deepestballast

[4.2.1.c)]THB100%(hogging)FSM-2,BSR-1P,OST-2P(4)(5)100%(sagging)BSR-1P,BSP-1P,OST-1P6Multiport-3

[4.2.2.a)]0.67TSC100%(sagging)HSM-1,FSM-1,OST-1P(3)(6)7Multiport-3

[4.2.2.c)]0.67TSC100%(sagging)HSM-1,FSM-1,OST-1P(3)(6)8Multiport-4

[4.2.2.d)]0.75TSC100%(hogging)FSM-2,HSM-2,BSR-1P,OST-2P(3)(6)100%(sagging)BSR-1P,BSP-1P,OST-1P9Multiport-4

[4.2.2.d)]0.75TSC100%(hogging)FSM-2,HSM-2,BSR-1P,OST-2P(3)(6)100%(sagging)BSR-1P,BSP-1P,OST-1PMFullMFullMFullMFullMFullMFull10Alternateloadpartial

[4.2.3.a)]TSC100%(hogging)100%(17)

(-vefwd)FSM-2,HSM-2(2)100%(hogging)OST-2P0%BSP-1P,OST-1P11Alternateloadfull

[4.2.3.a)]TSC100%(hogging)100%(17)

(-vefwd)FSM-2,HSM-2100%(hogging)OST-2P0%BSP-1P,OST-1P12Alt-blockload

[4.2.3.d)]TSC100%(hogging)FSM-2,HSM-2,OST-2P(2)(7)(8)(9)100%(sagging)HSM-1,BSP-1P,OST-1P13Alt-blockload

[4.2.3.d)]TSC100%(hogging)FSM-2,HSM-2,OST-2P(2)(7)(8)(9)100%(sagging)HSM-1,BSP-1P,OST-1P14Heavyballast

[4.2.4]THB(min)0%BSR-1P,OST-2P(10)(11)100%(sagging)100%(17)

(+vefwd)HSM-1,FSM-1100%(sagging)BSR-1P,OST-1P(10)(11)15Heavyballast[4.2.4]THB(min)0%BSR-1P(10)(11)(12)100%(sagging)BSR-1PMHD+

0.1MHMHD+

0.1MHMHD+

0.1MHMHD+

0.1MHMBLK+

0.1MHMBLK+

0.1MHMBLK+

0.1MHMBLK+

0.1MH4.直接強(qiáng)度評估裝載工況匯總船中區(qū)域強(qiáng)度評估一道縱艙壁兩道縱艙壁航行狀態(tài)7個(gè)在港狀態(tài)4個(gè)航行狀態(tài)8個(gè)在港狀態(tài)6個(gè)非船中區(qū)域強(qiáng)度評估一道縱艙壁兩道縱艙壁航行狀態(tài)7個(gè)在港狀態(tài)4個(gè)航行狀態(tài)8個(gè)在港狀態(tài)6個(gè)油船船中區(qū)域強(qiáng)度評估BC-A型散貨船隔艙裝載中間艙空BC-B和BC-C型散貨船航行狀態(tài)15個(gè)在港狀態(tài)2個(gè)航行狀態(tài)11個(gè)在港狀態(tài)4個(gè)非船中區(qū)域強(qiáng)度評估BC-A型散貨船隔艙裝載中間艙空航行狀態(tài)13個(gè)在港狀態(tài)2個(gè)散貨船BC-A型散貨船隔艙裝載中間艙裝航行狀態(tài)15個(gè)在港狀態(tài)4個(gè)BC-B和BC-C型散貨船航行狀態(tài)9個(gè)在港狀態(tài)4個(gè)BC-A型散貨船隔艙裝載中間艙裝航行狀態(tài)13個(gè)在港狀態(tài)5個(gè)

最尾貨艙強(qiáng)度評估BC-A型散貨船隔艙裝載中間艙裝BC-B和BC-C型散貨船航行狀態(tài)11個(gè)在港狀態(tài)3個(gè)航行狀態(tài)8個(gè)在港狀態(tài)3個(gè)最艏貨艙強(qiáng)度評估BC-A型散貨船隔艙裝載中間艙裝航行狀態(tài)11個(gè)在港狀態(tài)3個(gè)散貨船BC-B和BC-C型散貨船航行狀態(tài)8個(gè)在港狀態(tài)3個(gè)4.4.2載荷組合工況

1）動態(tài)載荷法------等效設(shè)計(jì)波法(EDW)的規(guī)范化

與主要載荷分量長期響應(yīng)值等效的規(guī)則波。設(shè)計(jì)波的狀態(tài)定義見下表。

2）動態(tài)載荷狀態(tài)

HSM迎浪時(shí)船中部垂向波浪彎矩達(dá)到最小或最大值時(shí)的等效設(shè)計(jì)波HSA迎浪時(shí)船首垂線處的垂向加速度達(dá)到最小或最大值時(shí)的等效設(shè)計(jì)波FSM隨浪時(shí)船中部的垂向波浪彎矩達(dá)到最小或最大值時(shí)的等效設(shè)計(jì)波BSR橫浪時(shí)船橫搖運(yùn)動達(dá)到最小或最大值時(shí)的等效設(shè)計(jì)波BSP橫浪時(shí)船中水線處水動壓力達(dá)到最小或最大時(shí)的等效設(shè)計(jì)波OST斜浪時(shí)船在0.25L處的扭矩達(dá)到最小或最大時(shí)的等效設(shè)計(jì)波OSA斜浪時(shí)船縱搖加速度達(dá)到最小或最大值時(shí)的等效設(shè)計(jì)波3)動態(tài)載荷規(guī)范化組合參數(shù)，見附錄4)完全直接設(shè)計(jì)波法與以上規(guī)范化設(shè)計(jì)波相對直接設(shè)計(jì)波法特點(diǎn)：（a）全船模型；（b）載荷直接計(jì)算，輸出并施加壓力場；（c）配套的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。

4.5HCSR直接計(jì)算強(qiáng)度評估過程要點(diǎn)

4.5.1結(jié)構(gòu)尺寸（按規(guī)范要求腐蝕余量扣除）4.5.2貨艙結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析1)結(jié)構(gòu)建模（三艙段）2)邊界條件端部的剛性連接點(diǎn)約束端部梁3)船體梁載荷目標(biāo)值(主要載荷參數(shù))船體梁垂向目標(biāo)彎矩船體梁載荷船體梁目標(biāo)剪力船體梁水平目標(biāo)彎矩船體梁目標(biāo)扭矩4） 船體梁載荷的調(diào)整a、縱向不平衡力調(diào)整

HCSR邊界條件x方向約束施加于內(nèi)底板一節(jié)點(diǎn)，須平衡縱向總合力;b、剪力跨零調(diào)整對于給定的載荷工況，船體梁垂向和水平彎矩在艙段中心點(diǎn)要達(dá)到目標(biāo)值，這就需要垂向和水平船體梁剪力分布交叉在貨艙中的零中心。c、剪力目標(biāo)值修正在中間艙段有限元模型前段和后端橫艙壁處需要進(jìn)行剪力調(diào)整，船體梁剪力作用的目標(biāo)位置在艙段有限元模型中部的橫艙壁上，調(diào)整后的船體梁彎矩不應(yīng)超過目標(biāo)船體梁剪力。

HCSRCSR-BCCSR-OT目標(biāo)位置前和后艙壁前或后艙壁前和后艙壁調(diào)整方法強(qiáng)框架節(jié)點(diǎn)力端部彎矩強(qiáng)框架節(jié)點(diǎn)力節(jié)點(diǎn)力計(jì)算剪流理論-系數(shù)分配法哈爾濱工程大學(xué)船舶工程學(xué)院d、彎矩調(diào)整船體梁彎矩的目標(biāo)位置在有限元模型中部貨艙的中心，如果最大彎矩值不在貨艙中心，調(diào)整后的最大彎矩應(yīng)該位于中部貨艙內(nèi)部并且不應(yīng)該超過目標(biāo)目標(biāo)船體梁彎矩。

HCSRCSR-BCCSR-OT目標(biāo)位置Max/min艙中艙中調(diào)整方法端部節(jié)點(diǎn)力端部修正彎矩端部修正彎矩節(jié)點(diǎn)力計(jì)算等效彎矩公式--e、扭矩調(diào)整船體梁扭矩的目標(biāo)位置在有限元模型中部艙段前面艙壁處，調(diào)整后的扭矩值不應(yīng)該超過船體梁扭矩規(guī)范值，調(diào)整的值需要施加在后面剖面的獨(dú)立點(diǎn)上。有限元模型中部艙段的前面艙壁被看作目標(biāo)位置，然而，如果調(diào)整后的最大扭矩值超過了船體梁扭矩規(guī)范值，它應(yīng)減小到目標(biāo)值。4.6強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)4.6.1應(yīng)力成分

1）坐標(biāo)系

相當(dāng)應(yīng)力()（第四強(qiáng)度理論）

應(yīng)力強(qiáng)度（第三強(qiáng)度理論），，為主應(yīng)力2）提取應(yīng)力部位

按需要板：

骨材：tab●●●●●●●●●●●

應(yīng)用例子：軍規(guī)：總體縱向應(yīng)力大板架上下翼板縱骨上下翼板板上下表面

膜元和桿元粗網(wǎng)格膜元和桿元較細(xì)網(wǎng)格艙段，局部應(yīng)力梁元（板帶板）梁元、板殼單元應(yīng)力成份與單元類型4.6.2屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)1）定義屈服利用因子

對于板單元：

對于桿單元：

：材料因子：基于板單元中心處得到的vonMises應(yīng)力，：桿單元的軸向應(yīng)力,2）屈服強(qiáng)度衡準(zhǔn)

4.6.3局部細(xì)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析強(qiáng)制細(xì)化區(qū)域細(xì)網(wǎng)格分析篩選細(xì)化區(qū)域雙舷側(cè)船舶的底邊艙折角舷側(cè)肋骨端部肘板和單舷側(cè)散貨船的底邊艙下折角大開口甲板和雙層底縱骨與橫艙壁的連接處槽形艙壁與相鄰結(jié)構(gòu)的連接處貨艙區(qū)篩選區(qū)域船中貨艙區(qū)域以外1)篩選因子和許用篩選因子2)細(xì)化模型建模要求細(xì)化網(wǎng)格區(qū)域的網(wǎng)格尺寸應(yīng)不大于50mmx50mm，校核區(qū)域的所有方向應(yīng)不少于10個(gè)單元。細(xì)化網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)的所有板材應(yīng)以殼單元表示，網(wǎng)格密度的過渡應(yīng)保持平穩(wěn)。細(xì)化網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)單元的長寬比應(yīng)盡可能保持接近1，應(yīng)盡量避免網(wǎng)格密度的變化和三角形單元的使用。大肘板端部連接處進(jìn)行細(xì)化網(wǎng)格分析，細(xì)化網(wǎng)格區(qū)域的范圍在所有方向上應(yīng)不少于10個(gè)單元。開孔進(jìn)行細(xì)化網(wǎng)格分析，開孔的內(nèi)兩層單元應(yīng)以不大于50mmx50mm的網(wǎng)格尺寸建模。建模時(shí)，開孔、主要支撐構(gòu)件和相關(guān)肘板的面板沿寬度方向應(yīng)至少2個(gè)單元。3）細(xì)網(wǎng)格屈服強(qiáng)度分析衡準(zhǔn)σvm-av

是平均vonMises應(yīng)力

σvm-i

是第i個(gè)板格單元在所考慮區(qū)域內(nèi)的vonMises應(yīng)力

Ai

是第i個(gè)板格單元在所考慮區(qū)域內(nèi)的面積

n

在考慮區(qū)域內(nèi)的單元個(gè)數(shù)

4)計(jì)算平均vonMises應(yīng)力基于單元面積的加權(quán)平均值：4.7屈曲強(qiáng)度評估

桿TEilT四邊自由支持矩形板單邊受壓atb4.7.1目標(biāo)：板（板格）、桿件基本模型承載能力：（a>b縱骨架式）

工作應(yīng)力，由有限元計(jì)算（或解析方法）校核格式：（可調(diào)）

或（可調(diào)）校核格式：1）分項(xiàng)：分別對校核

2）組合形式：對綜合校核4.7.2.實(shí)際問題處理：工作應(yīng)力組合應(yīng)力：多種形式：承載能力

4.7.3CCS船舶結(jié)構(gòu)直接計(jì)算指南中的屈曲校核1.工作應(yīng)力計(jì)算

1）取凈板厚值（無腐蝕余量）

2）修正(線性比例關(guān)系)t板厚，扣除的腐蝕余量2.臨界應(yīng)力（能力）計(jì)算

1）短邊受壓，歐拉應(yīng)力

N/mm2:彎曲屈曲系數(shù)，(見指南表9.2.1)，反映受壓及彎曲和剪切力模型（應(yīng)力組合）。

：邊界約束系數(shù)(見表9.2.2)反映板格位置和邊界的骨材狀況（不完全自由支持）

t:板厚

s：板格距邊長μ

：泊松比

2）長邊受壓含義相同3）受剪切板格歐拉應(yīng)力：剪切屈曲系數(shù)（見表8.2.1）4）臨界應(yīng)力（彈性——非彈性修正）

對對類似，替換為即可

對3.屈曲強(qiáng)度校核

屈曲應(yīng)力因子

1）接近正方形

2）狹長雙向壓縮情況：1)2)