2021郵輪局部結(jié)構(gòu)直接計算指南

郵輪局部結(jié)構(gòu)直接計算指南2021目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第1章總則 1一般規(guī)定 1符號及定義 1第2章典型結(jié)構(gòu)強度直接計算 3一般要求 3有限元建模 3運動及加速度 4工況與載荷 6邊界條件 8屈服強度評估 9屈曲強度評估 10第3章機艙雙層底結(jié)構(gòu)強度直接計算 12一般要求 12機艙雙層底結(jié)構(gòu)模型要求 12工況與載荷 12邊界條件 14屈服強度評估 16屈曲強度評估 16第4章局部結(jié)構(gòu)細化分析 17一般要求 17結(jié)構(gòu)建模 17細化子模型的邊界條件和載荷 18許用應(yīng)力 19-1-第第10頁第1章總則一般規(guī)定90米及以上的郵輪。計算要求。符號及定義CCS（）2篇中的符號定義一致。L尾端和基線的相交處；X軸：縱向軸，向船首為正；Y軸：橫向軸，向左舷為正；Z軸：垂向軸，向上為正；AE：船長L的尾端。圖1.2.2坐標系定義池等郵輪典型處所的船體結(jié)構(gòu)。下式計算：??′η=??′??MPa；σ′——上層建筑結(jié)構(gòu)的線性假定應(yīng)力，MPa，σ′=(1+hσd+σb)σ；s H——強力甲板至基線的距離，m；h——上層建筑甲板至強力甲板的距離，m；σd——強力甲板應(yīng)力，MPa；σb——船底應(yīng)力，MPa。

Hσd d第2章典型結(jié)構(gòu)強度直接計算一般要求本章適用于郵輪典型結(jié)構(gòu)的強度評估。度評估。有限元建模郵輪典型結(jié)構(gòu)有限元模型應(yīng)至少包括如下結(jié)構(gòu)：支柱（若有。郵輪典型結(jié)構(gòu)有限元模型的范圍如下：橫向范圍：采用含有典型結(jié)構(gòu)附近全寬模型。垂向范圍：應(yīng)至少包括典型結(jié)構(gòu)區(qū)域及其上下各延伸一層甲板高度。1/2或至相鄰橫艙壁。層支柱。有限元模型基于船舶的建造厚度扣除船東自愿增加的厚度后的尺寸。單元和網(wǎng)格應(yīng)滿足下列要求：模型一般可采用縱骨間距大小的網(wǎng)格尺寸，網(wǎng)格形狀應(yīng)盡量接近正方形；3形單元。運動及加速度TR應(yīng)按下式計算：GMkr2 GMkr式中：kr——橫搖轉(zhuǎn)動半徑，m，沒有確切數(shù)值時，可按下式估算：kr0.39B其中：B——船寬，m。GM——計算工況下的初穩(wěn)性高度，m。沒有確切數(shù)值時，可按下式估算：GM0.07Bm最大橫搖角0.523rad：m式中：TR——按本條(1)計算；B——船寬，m

m

frk B

radfr——航區(qū)系數(shù)，取為1；k——系數(shù)，應(yīng)按下列各式取值：k1.2k1.0k0.8

對于無舭龍骨的船舶；對于有舭龍骨的船舶；對于有主動式減搖裝置的船舶。Tp應(yīng)按下式計算：L10Tp1.80 L10式中：L——規(guī)范船長，m。ψm0.14rad：m0.25a0m

radCb式中：Cb——方形系數(shù)；a0——加速度系數(shù)，應(yīng)按下式計算：a C V0 fr3LL

——航區(qū)系數(shù)，取為1；LC 0.2；LV 50V——最大服務(wù)航速，kn；L——船長，m；C ———系數(shù)，按下列各式計算：300L32C

100

當(dāng)90L300m時； C10.75L35032

當(dāng)300＜L＜350m時；C

150

當(dāng)350L500m時。 船舶的加速度按下列公式計算：CbaxCb式中：Cb——方形系數(shù)；a0——2.3.1(4)。

ax2a0

m/s2ay應(yīng)按下式計算：式中：a0——2.3.1(4)。

ay3a0

m/s2azCb式中：Cb——Cba0——2.3.1(4)。

az7

m/s2ar應(yīng)按下式計算：6.282a

rad/s2Tr mTR式中：TR——橫搖周期，s，按本章2.3.1(1)計算；φm——最大橫搖角，rad2.3.1(2)計算。ap應(yīng)按下式計算：6.282apm rad/s2Tp式中：Tp——縱搖周期，s，按本章2.3.1(3)計算；ψm——最大縱搖角，rad，按本章2.3.1(4)計算。at應(yīng)按下式計算：aaaz-z 10siny r2rpm2 m/s式中：ay——橫蕩加速度，見本條(2)；ar——橫搖角加速度，見本條(4)；φm——最大橫搖角，見本章2.3.1(2)；z ——計算點至基線的垂向距離，m；zrp——橫搖轉(zhuǎn)動軸和縱搖轉(zhuǎn)動軸到基線的垂直距離，應(yīng)按下列兩式計算，取小者：其中：D——型深，m；d1吃水，m。

z Dm4 2z D mrp2 2al應(yīng)按下式計算：aaa z-z10sinx p2rpm2 m/s式中：zrp、z——見本條(6)；ax——縱蕩加速度，見本條(1)；ap——縱搖角加速度，見本條(5)；ψm——最大縱搖角，rad，按本章2.3.1(4)計算。av應(yīng)按下列兩式計算，取大者：a2aa2a2y2z ra2a2a2a2(x0.45L)2z p式中：az——升沉加速度，見本條(3)；

m/s2

m/s2ar——橫搖角加速度，見本條(4)；ap——縱搖角加速度，見本條(5)；——計算點至尾垂線的縱向距離，m；——計算點至縱中剖面的橫向距離，m；——船長，m。工況與載荷郵輪典型結(jié)構(gòu)計算應(yīng)包括如下計算載荷：（僅當(dāng)不進行整船有限元分析時考慮；局部設(shè)計載荷。2.4.2所列工況。工況 表2.4.2工況描述1最大垂向彎矩工況2最小垂向彎矩工況垂向彎矩按如下方法計算：向構(gòu)件上的彎曲應(yīng)力。計算中，當(dāng)?shù)湫徒Y(jié)構(gòu)位于上層建筑時，上建有效度取80%；當(dāng)50%。將各個縱向構(gòu)件上總縱彎曲力（總縱彎曲力為總縱彎曲應(yīng)力與對應(yīng)構(gòu)件面積之積對該橫剖面中和軸的力矩進行積分獲得典型結(jié)構(gòu)橫剖面的垂向彎矩。2.4.2（1）計算，垂向剪力按如下方法計算：面垂向構(gòu)件上的剪應(yīng)力。對模型橫剖面垂向構(gòu)件上的剪應(yīng)力進行積分，得到在模型上施加的垂向剪力。甲板板架需要計算如下工況：1僅施加局部載荷;2節(jié)點力模擬總縱彎曲應(yīng)力大小及分布（僅當(dāng)不進行整船有限元分析時考慮。局部設(shè)計載荷如下：作用在甲板上的垂向均布壓力，應(yīng)取為：=(g+0.5????)(??+??) kN/m2式中：M――甲板的設(shè)計載荷，t/m22.4.4要求；av。

g――重力加速度，取9.81，m/s2；????――/s23.（m――甲板單位面積的質(zhì)量，不小于0.1，t/m2。甲板的設(shè)計載荷 表2.4.4甲板位置設(shè)計載荷（t/m2）居住和公共處所0.32露天上建甲板0.32陽臺處所0.20行李處所1.06倉庫處所1.44機艙平臺1.87露天救生甲板0.86穹頂處所0.25并加載在游泳池的艙容中心點：式中：

=?????? kN=?????? kN=??(g+0.5????) kNF、F、F――縱向，橫向及垂向載荷；l t v——游泳池的質(zhì)量，應(yīng)包含游泳池自重和裝滿水的質(zhì)量，t；g――重力加速度，取9.81，m/s2；????、????、????/s223.278其它局部垂向載荷按下式計算：=(g+0.5????)??0 kN式中：??0――質(zhì)量，t；g――重力加速度，取9.81，m/s2；????――垂向合成加速度，/s2，見2.3.2（8????。邊界條件模型的邊界條件如下：（1）施加船體梁載荷時，郵輪典型結(jié)構(gòu)模型兩端的連接情況見表2.5.1（1）和表2.5.1125.1（兩端剛性連接情況 表2.5.1（1）模型兩端縱向連續(xù)構(gòu)件節(jié)點位移轉(zhuǎn)角δxδyδzθxθyθz所有縱向構(gòu)件RLRLRLRL表示與獨立點剛性連接的相關(guān)聯(lián)的自由度獨立點的支撐情況 表2.5.1（2）獨立點位移轉(zhuǎn)角δxδyδzθxθyθz后端面獨立點固定前端面獨立點固定固定固定固定固定固定x,z向端面根據(jù)邊界實際連接情況定義邊界條件。3.4.1（1）（2條件。屈服強度評估件進行屈服強度評估。2.6.2。船體結(jié)構(gòu)屈服強度衡準 表2.6.2船體結(jié)構(gòu)載荷類型許用應(yīng)力(N/mm2)縱向應(yīng)力剪切應(yīng)力相當(dāng)應(yīng)力甲板橫梁和甲板縱桁腹板僅局部載荷-0.35ReH0.75ReH甲板橫梁和甲板縱桁面僅局部載荷0.52ReH--板（梁或板單元）甲板縱桁局部載荷+船體梁載荷200/K-220/K其他構(gòu)件110/K220/K注：K為材料系數(shù)。屈曲強度評估主要支撐構(gòu)件的腹板進行屈曲強度評估。918行。屈曲強度應(yīng)滿足以下衡準：式中：——最大屈曲利用因子；

allall——許用屈曲利用因子，見表2.7.5。2.7.3。準減薄厚度 表2.7.3構(gòu)件減薄厚度（mm）液艙周界及船體外板1.0露天甲板0.5其他結(jié)構(gòu)0.02.7.3給出的標準減薄厚度進行修正：t Nmm2rA ttr式中：

A——修正后的工作應(yīng)力；——計算得到的工作應(yīng)力；t——模型中的板厚；tr——標準減薄厚度，見表2.7.3。2.7.5。許用屈曲利用因子 表2.7.5構(gòu)件許用屈曲利用因子縱向結(jié)構(gòu)1.0橫向結(jié)構(gòu)0.9郵輪船體結(jié)構(gòu)的加筋/2.7.6。船體結(jié)構(gòu)對應(yīng)的評估方法 表2.7.6序號結(jié)構(gòu)評估方法1船體外板內(nèi)底縱艙壁及其下船底縱桁甲板SP-A2船底縱桁SP-B3上層建筑側(cè)壁及縱壁上層建筑甲板SP-A4甲板縱桁，縱艙壁水平桁腹板UP-B5開口周圍不規(guī)則板格UP-B6橫艙壁其下實肋板SP-A7實肋板SP-B8甲板強橫梁，橫艙壁桁材腹板UP-B9艙壁、實肋板等處不規(guī)則板格UP-B注：板格長度一般取縱骨或加強筋跨距，寬度取縱骨或加強筋間距。第3章機艙雙層底結(jié)構(gòu)強度直接計算一般要求本章適用于機艙雙層底結(jié)構(gòu)的強度評估。CCS再按照本章對機艙雙層底結(jié)構(gòu)進行強度評估。機艙雙層底結(jié)構(gòu)模型要求機艙雙層底結(jié)構(gòu)模型應(yīng)至少包括如下結(jié)構(gòu)：機艙雙層底結(jié)構(gòu)；支柱（若有。有限元模型范圍如下：橫向范圍：采用機艙雙層底區(qū)域附近的結(jié)構(gòu)全寬模型。垂向范圍：包含機艙雙層底結(jié)構(gòu)并延伸至上一層主要甲板的舷側(cè)結(jié)構(gòu)。1/2長度的結(jié)構(gòu)。和網(wǎng)格劃分應(yīng)滿足下列要求：模型在垂向和橫向采用縱骨間距大小的網(wǎng)格尺寸，網(wǎng)格形狀應(yīng)盡量接近正方形。3形單元。工況與載荷機艙雙層底結(jié)構(gòu)計算應(yīng)包括如下計算載荷：船體梁彎矩；局部設(shè)計載荷。3.3.2所列工況。工況 表3.3.2工況描述1最大垂向彎矩工況2最小垂向彎矩工況船體梁彎矩通過在模型前后端面中和軸與剖面中心線交點處施加適當(dāng)?shù)拇瓜驈澗貋韺崿F(xiàn)，按如下方法計算：底區(qū)域橫剖面上縱向連續(xù)構(gòu)件的垂向總縱彎曲應(yīng)力計算。計算中，上建有效度可按50%計入。機艙雙層底區(qū)域橫剖面上施加的垂向彎矩，通過各個縱向連續(xù)構(gòu)件上總縱彎曲力（總縱彎曲力為總縱彎曲應(yīng)力與構(gòu)件面積之積）對該橫剖面中和軸的力矩積分獲得。局部設(shè)計載荷如下：模型自重模型自重應(yīng)通過質(zhì)量和加速度場來施加。設(shè)備載荷式中：??――設(shè)備自身質(zhì)量，t；

=(g+0.5????)?? kNav。

g――重力加速度，取9.81，m/s2；????――/s23.（舷外水壓力舷外水壓力 表3.3.3（1）工況總體載荷舷外水靜壓力舷外水動壓力1最大垂向彎矩工況最大航行吃水靜壓力波峰動壓力2最小垂向彎矩工況最小航行吃水靜壓力波谷動壓力①海水靜壓力phs應(yīng)按下式計算：phswg(d1z)0

kN/m2z≤d1時kN/m2z>d1時w式中：——海水密度，取1.025t/m3；wd1——吃水，m；——計算點至基線的垂向距離，m。②海水動壓力3.3.3（2）計算，其中正值表示波峰，指向船內(nèi)，與3.3.2（1）3.3.（1）C2.3.（43.3.3。波浪動壓力 表3.3.3（2）高度z（m）范圍波峰位置（kN/m2）波谷位置（kN/m2）d1zd1+0.33C3.3C-10(z-d1)00zd12.25C+1.05zC/d1Max(?2.25C?1.05zC/d1,ρg(z?d1))圖3.3.3波浪動壓力邊界條件3.4.13.4.1（1）~（3）所示。其中獨立點為兩端船體梁剖面中和軸與剖面中心線的交點，端面縱向連續(xù)構(gòu)件節(jié)點與獨立點剛性連接的相關(guān)性見3..11341（34.1）圖3.4.1模型邊界條件兩端剛性連接情況 表3.4.1（1）模型兩端縱向連續(xù)構(gòu)件節(jié)點位移轉(zhuǎn)角δxδyδzθxθyθz前端面所有縱向構(gòu)件RLRLRL后端面所有縱向構(gòu)件RL注：RL表示與獨立點剛性連接的相關(guān)聯(lián)的自由度獨立點的支撐情況 表3.4.1（2）獨立點位移轉(zhuǎn)角δxδyδzθxθyθz前端面獨立點固定-固定后端面獨立點固定--固定-固定其余點的支撐情況 表3.4.1（3）獨立點位移轉(zhuǎn)角δxδyδzθxθyθz模型前后端面基線與中縱剖面交點-固定機艙前后艙壁與模型最上層甲板平面在舷側(cè)的交點-固定屈服強度評估估。3.5.2。船體結(jié)構(gòu)屈服強度衡準 表3.5.2船體結(jié)構(gòu)許用應(yīng)力(N/mm2)正應(yīng)力剪切應(yīng)力相當(dāng)應(yīng)力船底板，內(nèi)底板220/K-235/K船底縱桁-110/K-實肋板145/K90/K175/K舷側(cè)橫向主要構(gòu)件145/K90/K175/K其他縱向構(gòu)件-110/K220/K注：K為材料系數(shù)。屈曲強度評估強度評估。2.7。第4章局部結(jié)構(gòu)細化分析一般要求的強度。細化分析應(yīng)至少包含如下區(qū)域：2、375%許用應(yīng)力的結(jié)構(gòu)非連續(xù)區(qū)域；2、385%許用應(yīng)力的開孔區(qū)域；50%20%主要支撐構(gòu)件；非對齊支柱連接節(jié)點；結(jié)構(gòu)模型不足以反映結(jié)構(gòu)連接處局部形狀細節(jié)的區(qū)域。子模型/獨立模型進行分析。結(jié)構(gòu)建模細化模型范圍如下：細化模型應(yīng)使關(guān)注區(qū)域的應(yīng)力不會受到邊界條件的顯著影響。42.11。圖4.2.1（1）甲板主要支撐構(gòu)件腹板及開孔非對齊支柱連接所在甲板的有限元模