2021郵輪整船直接計(jì)算指南

郵輪整船直接計(jì)算指南2021-1--1-目 錄第1章總則 1一規(guī)定 1符及義 1方與程 2第2章整船直接計(jì)算 4整有元型 4計(jì)工與工況 6載與界件 8應(yīng)修正 15強(qiáng)評(píng)估 18第3章細(xì)化分析 22一規(guī)定 22細(xì)模型 22工及荷 24強(qiáng)衡準(zhǔn) 24第第21頁(yè)第1章總則一般規(guī)定15023符號(hào)及定義CCS（第2篇中的符號(hào)定義一致。10-8。L（FE）是距離首端L圖1.2.3坐標(biāo)系定義1.2.3除非另有說(shuō)明，本指南采用如下右手笛卡爾坐標(biāo)系：LXYZ方法與流程1.3.2整船有限元模型修改設(shè)計(jì)，重新評(píng)估結(jié)構(gòu)分析強(qiáng)度評(píng)估工況載荷加載結(jié)構(gòu)分析傳遞函數(shù)工況載荷加載應(yīng)力傳遞函數(shù)應(yīng)力合成傳遞函數(shù)計(jì)算1.3.3整船有限元模型修改設(shè)計(jì)，重新評(píng)估結(jié)構(gòu)分析強(qiáng)度評(píng)估工況載荷加載結(jié)構(gòu)分析傳遞函數(shù)工況載荷加載應(yīng)力傳遞函數(shù)應(yīng)力合成傳遞函數(shù)計(jì)算是否滿足否是結(jié)束強(qiáng)度評(píng)估是否滿足否是結(jié)束強(qiáng)度評(píng)估應(yīng)力修正結(jié)構(gòu)分析強(qiáng)度評(píng)估工況位移加載結(jié)構(gòu)分析傳遞函數(shù)工況位移加載應(yīng)力傳遞函數(shù)應(yīng)力合成傳遞函數(shù)計(jì)算結(jié)構(gòu)分析強(qiáng)度評(píng)估工況位移加載結(jié)構(gòu)分析傳遞函數(shù)工況位移加載應(yīng)力傳遞函數(shù)應(yīng)力合成傳遞函數(shù)計(jì)算強(qiáng)度評(píng)估應(yīng)力修正子模型子模型修改設(shè)計(jì)，重新評(píng)估是否滿足否是結(jié)束是否滿足否是結(jié)束第2章整船直接計(jì)算整船有限元模型2.1.1.1。圖2.1.1.1整船有限元模型22（）211232.1.2.32.1.2.1（1）甲板平面有限元網(wǎng)格2.1.2.1（2）橫艙壁有限元網(wǎng)格圖2.1.2.3門窗開(kāi)口區(qū)域網(wǎng)格和計(jì)算工況與子工況6LC1~LC62.2.1.12.3。LC1LC2LC3LC4LC5LC6整船析況 表2.2.1.1計(jì)算工況子工況載荷成分邊界條件浮態(tài)調(diào)整LC1中拱STA(+)靜水中拱空船重量，最大中拱裝載重量，靜水壓力BC1?WB(+)波浪中拱波浪剪力（中拱）波浪彎矩（中拱）BC1-PRE(+)波峰壓力波浪動(dòng)壓力（波峰）BC2-LC2中垂STA(-)靜水中垂空船重量，最小中拱裝載重量，靜水壓力BC1?WB(-)波浪中垂波浪剪力（中垂）波浪彎矩（中垂）BC1-PRE(-)波谷壓力波浪動(dòng)壓力（波谷）BC2-LC3船中剪力（+）STA(+)靜水中拱空船重量最大中拱裝載重量，靜水壓力BC1?SHEAR(+)船中正剪力波浪剪力（正）BC1-LC4船中剪力（-）STA(-)靜水中垂空船重量最小中拱裝載重量，靜水壓力BC1?SHEAR(-)船中負(fù)剪力波浪剪力（負(fù)）BC1-LC5橫搖-向左ROLL(P)向左橫搖橫搖狀態(tài)下的舷外水壓力重力及橫搖慣性力BC3-LC6橫搖-向右ROLL(S)向右橫搖橫搖狀態(tài)下的舷外水壓力重力及橫搖慣性力BC3-子工況為最大中拱靜水子工況，由裝載手冊(cè)中靜水彎矩最大的裝載確定其載荷。載荷成分同STA(+)。WB(+)WB(-)垂子工況，載荷為中垂波浪彎矩和中垂波浪剪力。兩個(gè)子工況總縱載荷的目標(biāo)值分別見(jiàn)2.3.3.22.3.3.32.3.4.2。PRE(+)PRE(-)2.3.1.2。SHEAR(+)SHEAR(-)0.4L-0.6L2.3.3.42.3.4.3。載荷與邊界條件phswg(d1z)0kN/m2，z

kN/m2，zw式中：——海水密度，取1.025t/m3；wd1——計(jì)算工況下的吃水，m；z——計(jì)算點(diǎn)至基線的垂向距離，m。LC1LC22.3.1.22.3.1.12.3.1.1的靜壓力。表中C2.3.3.22.3.1.2。波浪壓力 表2.3.1.2高度z（m）范圍波峰（kN/m2）波谷（kN/m2）d1zd1+0.33C3.3C-10(z-d1)00zd12.25C+1.05zC/d1Max(?2.25C?1.05zC/d1,ρg(z?d1))圖2.3.1.2波浪動(dòng)壓力LC5LC62.3.1.1211.5.2。2篇第1章1.5.2。2.3.3。2.3.42.4.1。LC1LC22.3.3.1A1-A4B1-B42.3.3.1。圖2.3.3.1靜水許用剪力曲線各工靜剪目值線 表2.3.3.1工況LC1LC2LC3LC4目標(biāo)剪力曲線A1-A2-B3-B4B1-B2-A3-A4A2-A3B2-B3LC1MW(+)LC2MW(?)按下列兩式計(jì)算：???(+)=0.19M??L2?????????.?????(?)=?0.11M??L2??(????+0.7)???.??式中：M——彎矩分布系數(shù)，見(jiàn)圖2.3.3.2；Lm；??m；????0.60；????=10.75?

300?L(100

3?2)

當(dāng)90≤L≤300m時(shí)；??=10.75 300m<L<350m時(shí)；??=10.75?

L?350

3?2

當(dāng)350m≤L≤500m時(shí)。( )150圖2.3.3.2波浪彎矩沿船長(zhǎng)的分布LC1LC2=+0.7)???=+0.7)???式中：1,22333）23332圖2.3.3.3（1）中拱波浪剪力分布系數(shù)F1圖2.3.3.3（2）中垂波浪剪力分布系數(shù)F2LC3中的船中0.4L-0.6L區(qū)域最大剪力+)和LC4中的船中區(qū)域最小剪力????(??)按下式計(jì)算：+)=0.21??L??(????+0.7) ??? （LC3）?)=?0.21??L??(????+0.7)??? （LC4）???1(x)=???(??1??5+??2??4+??3??3+??4??2) ???.??對(duì)上式求導(dǎo)得到波浪剪力沿船長(zhǎng)的分布如下：????(x)=(5????4+4????3+3????2+2????) ???1 L?? 1 2 3 4進(jìn)一步求導(dǎo)得到對(duì)應(yīng)的分布力：??(x)=(20????3+12????2+6????+2??) ???/??L1 2 L??

2 3 4式中：???——船中波浪彎矩，???.??，見(jiàn)2.3.3.2；L??——整船模型總長(zhǎng)，m；??——計(jì)算點(diǎn)在整船模型中的相對(duì)坐標(biāo)，模型尾端為0，模型首端為1；??2

?=??11??22? ?=??11??22???3=?3??1?2??2??4=2??1+??2??53??32??21 1 1=??4?2??3+??21 1 1=??5?3??3+2??22 2 2=??4?2??3+??22 2 2式中：??1——0.4L位置在整船模型中的相對(duì)坐標(biāo)，根據(jù)下式計(jì)算：??+0.4??1=??+??+1??2——0.65L位置在整船模型中的相對(duì)坐標(biāo)，根據(jù)下式計(jì)算：??+0.65??2=??+??+1（AE）（FE）LC3LC4F3和F4取值見(jiàn)表2.3.4.3。=+0.7)???=+0.7)???剪力分布系數(shù)表2.3.4.3xF3F40000.1L-0.560.560.2L-0.560.560.4L0.7-0.70.6L0.7-0.70.8L-0.560.560.9L-0.560.561.0L002.3.4.22.3.4.4局部。2.3.4.3圖2.3.4.4船體梁載荷加載方式CCSBC1BC2BC332.2.1.1。BC1（1）yx向與z34）z圖2.3.5.2邊界條件示意圖BC22.3.5.3BC2BC2界條件 表2.3.5.3約束????=0????=0????=0作用位置點(diǎn)2點(diǎn)1，2艙壁甲板邊線上所有節(jié)點(diǎn)BC3強(qiáng)框架與舷側(cè)外板交線上各節(jié)點(diǎn)，約束zy2x21節(jié)1.5.7.6。應(yīng)力修正-=++=++??????=????????????+??????????+???????????????=??????????+????????+?????????式中：????、????、??????、????——載荷目標(biāo)值下的應(yīng)力，分別為x方向應(yīng)力，y方向應(yīng)力，剪切應(yīng)力及梁?jiǎn)卧S向應(yīng)力；??????????、??????????、????????????、??????????——根據(jù)總縱載荷實(shí)際值分析得到的應(yīng)力；-2.4.3；2.4.3；??、???——目標(biāo)單元所在剖面彎矩和剪力目標(biāo)值與實(shí)際值之差。2.4.1.1修正后的應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算。-2.4.2.1。圖2.4.2.1計(jì)算傳遞函數(shù)的剪切工況（左）和彎曲工況（右）船體內(nèi)產(chǎn)生的剪力為：沿船長(zhǎng)的彎矩分布為：

??1(??)=??????

2??????(??)=?1+2(???????)1式中：????，????——船首尾施加彎矩處的坐標(biāo)；??——單元所在剖面位置的坐標(biāo)。

?????????-1沿船長(zhǎng)的彎矩分布為：

??2(??)=0?2(??)=1MPCx、y、zxy、z=+=+??1????=?????????1+??????????1對(duì)于彎曲工況有：=+=+??2????=?????????2+??????????2式中：σ1x、σ1y、τ1xy——剪切工況目標(biāo)單元的三個(gè)應(yīng)力成分，x方向應(yīng)力，y方向應(yīng)力及剪切應(yīng)力；??2??、??2??、??2????——彎曲工況目標(biāo)單元的三個(gè)應(yīng)力成分，x方向應(yīng)力，y方向應(yīng)力及剪切應(yīng)力；??????、??????、????????——剪力-應(yīng)力傳遞函數(shù)；??????、??????、????????——彎矩-應(yīng)力傳遞函數(shù)。分別聯(lián)立每個(gè)應(yīng)力成分的公式，根據(jù)上述六個(gè)方程可以得到6個(gè)傳遞函數(shù)如下:????????????

=??2??1?????1??2???=???1?2???2?1??2??1?????1??2????????=???

????21 12??????=

?2??1????1??2?????????12 21????????=

??2??1???????1??2???????????21 12????????=

????????12 21????????????

=??2??1?????1??2???=???1?2???2?1式中：??1??、??2??——目標(biāo)單元分別相應(yīng)于剪切工況和彎曲工況下的軸向應(yīng)力；??????——剪力-應(yīng)力傳遞函數(shù)；??????——彎矩-應(yīng)力傳遞函數(shù)。強(qiáng)度評(píng)估2.2.1.12.4.12.5.2.1船體構(gòu)服度準(zhǔn) 表2.5.2.1船體結(jié)構(gòu)工況許用應(yīng)力縱向應(yīng)力剪切應(yīng)力相當(dāng)應(yīng)力船底板，內(nèi)底板LC1、LC2、LC3、LC4210/K——220/K船底縱桁210/K——220/K實(shí)肋板——110/K220/K其他縱向構(gòu)件175/K110/K220/K橫向結(jié)構(gòu)LC5、LC6——0.35ReH0.75ReH注1．LC3和LC4工況僅校核0.4L-0.6L之間的船體結(jié)構(gòu)。注2．K為材料系數(shù)。2.5.3.1。支柱度準(zhǔn) 表2.5.3.1支柱衡準(zhǔn)受拉????????????≤0.6??????????????????+????????????????≤0.84??????τ≤0.47??????受壓????????????≤0.8??????????????????????/??????????+????????????????/??????≤0.84τ≤0.47??????1．??????????為支柱的臨界屈曲應(yīng)力，根據(jù)下式計(jì)算：??????= 21+??????(L??)?? ????式中：L??——支柱有效長(zhǎng)度，取0.8倍支柱長(zhǎng)度；r——支柱的最小彎曲慣性半徑。注2．????????????????為支柱內(nèi)的最大彎曲應(yīng)力，根據(jù)下式計(jì)算：????????????????=|?????????????????????????????|式中：????????????????——支柱剖面上最大/最小應(yīng)力，在剖面邊緣得到；????????????——支柱軸向應(yīng)力，在剖面形心處得到。918式中：

allall——許用屈曲利用因子，見(jiàn)表2.5.4.4。2.5.4.2。標(biāo)準(zhǔn)薄度 表2.5.4.2構(gòu)件減薄厚度（mm）液艙周界與船體外板1.0露天甲板0.5其他結(jié)構(gòu)0.0t Nmm2A式中：A——修正后的工作應(yīng)力；t——模型中的板厚；

t0.5trtr——標(biāo)準(zhǔn)減薄厚度，見(jiàn)表2.5.4.2。2.5.4.4。許用曲用子 表2.5.4.4構(gòu)件工況屈曲利用因子縱向結(jié)構(gòu)LC1、LC2、LC3、LC41.0橫向結(jié)構(gòu)0.9橫向結(jié)構(gòu)LC5、LC61.0/2.5.4.5。船體構(gòu)板類及估方法 表2.5.4.5序號(hào)結(jié)構(gòu)評(píng)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(kāi)口周圍不規(guī)則板格UP-B6橫艙壁其下實(shí)肋板SP-A7實(shí)肋板SP-B8甲板強(qiáng)橫梁，橫艙壁桁材腹板UP-B9艙壁、實(shí)肋板等處不規(guī)則板格UP-B注：板格長(zhǎng)度一般取縱骨或加強(qiáng)筋跨距，寬度取縱骨或加強(qiáng)筋間距。第3章細(xì)化分析一般規(guī)定23.1.2.1細(xì)化模型子模型應(yīng)有足夠的范圍，不會(huì)因?yàn)檫吔鐥l件引起評(píng)估區(qū)域的應(yīng)力失真。一般應(yīng)50050mmX50mm908個(gè)；1mm2。圖3.2.2.2（1）給出了門窗開(kāi)口區(qū)域的模型示例。圖3.2.2.2（2）為開(kāi)口角隅處啞元的示例。圖3.2.2.2（1）門窗開(kāi)口的細(xì)化網(wǎng)格圖3.2.2.2（2）開(kāi)口角隅處的虛擬梁?jiǎn)卧r與載荷2.4.1強(qiáng)度衡準(zhǔn)3.4.1.1。許用應(yīng)力表3.4.1.1位置應(yīng)力成分許用應(yīng)力細(xì)化區(qū)域板單元相當(dāng)應(yīng)力1.35ReH注：當(dāng)單元小于50mmx50mm時(shí)，采用相當(dāng)范圍內(nèi)所包含單元的平均應(yīng)力SD：SDMAXLC1LC2,LC3LC4,LC5LC6式中：LC1~LC6——目標(biāo)單元在各工況下的軸向應(yīng)力。

S'

fffS

1200965ReH；

D mtcDft——板厚修正系數(shù)，計(jì)算方法見(jiàn)《船體結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度指南》第3章3.3.3；fc——腐蝕修正系數(shù)，取1.05。N S'm m D

k1 K lnNL

m/