（船舶与海洋结构物设计制造专业论文）船舶结构规范法设计软件开发.pdf

大连理工大学硕士学位论文摘要目前民用船舶结构设计主要是依据船舶入级与建造规范进行的。在根据船舶入级与建造规范进行船舶结构设计时，规范要求条目繁琐，计算量庞杂，结构计算说明书也需要进行整理。为了解决上述问题，本文编制了船舶结构规范法设计软件。本文依据船舶入级与建造规范( c c s ) 具体结构设计条款，利用、，b 与s q ls e r v e r 编程功能，编制了友好的船舶结构设计界面。用户使用该软件可以依次对船舶底部、舷侧、甲板和其他结构部分进行板材、标准型材和组合型材的设计及优化。结构设计完毕后，软件可以对该船舶进行总纵强度的校核。该软件的编制结合了w o r d 、e x c e l 的v b a ( v i s u a lb a s i cf o ra p p l i c a t i o n ) 功能。当设计后的结构满足规范要求的强度后，用户可以根据需要，选择输出各部分结构计算说明书、总纵强度计算表格或全船结构计算说明书。同时，为了使用户更好的使用软件，软件中设置了帮助文档和提示。本文编制的软件包含c c s 内河船和海船的设计规范，可对两种类型的船舶分别进行设计，并按照规范要求对各种特殊类型的船舶结构进行特殊设计( 双壳油船双壳结构、散货船顶边舱和底边舱等) 。该软件界面简洁，方便易用，免去依据船舶规范进行船舶结构设计时繁琐的手工计算，显著提高了船舶结构设计的效率和质量，有较强的工程实用价值。关键词：船舶；规范；结构设计；v j s u a ib a s i c ；软件开发墅垫! 丝塑笙塑塑蔓鎏塑生鏊堡翌茎d e v e l o p m e n to fs h i ps t r u c t u r ed e s i g ns o f t w a r eb yc c sr u l e sa b s t r a c ta tp r e s e n t c i v i ls h i ps t r u c t u r e sa l em o s t l yd e s i g n e db yt h er u l e s 1 1 1 cd e s i g np r o c e s sb a s e do nt h er u l e si saf u s s yw o r ki n c l u d i n ga1 0 to fc a l c u l a t i o n s ，a n da l s ot h es p e c i f i c a t i o no fs t r u c t u r ed e s i g nn e e d st ob es o r t e do u t t h e r e f o r e , t h es o f t w a r eo fs h i ps t r u c t u r ed e s i g nb yc c sr u l e si sp r o g r a m m e di n t h ep a p e r t h es o f t w a r eo fs h i ps t r u c t u r ed e s i g n e db yc c sr u l e sh a sf r i e n d l yi n t e r f a c ef o ru s e r sb a s e do nt h ec c sr u l e s i t e m sw i t ht h ep r o g r a m m i n gf u n c t i o no fv i s u a lb a s i ca n ds o ls e r v e r2 0 0 0 w “ht h ef u n c t i o n so ft h i ss o f t w a r e ，u s e r s 伽e a s i l yd e s i g na n do p t i m i z et h ep l a t e , s t a n d a r ds t e a la n db u i l t u pp l a t ei nt h ep a r to fs h i pb o t t o m ，b r o a d s i d e , d e c ko ro t h e rp a r t s a f t e rt h ed e s i g no fs h i ps t r u c t u r e ，t h es o f t w a r ea l s oc a l lc h e c kw h e t h e rt h el o n g i t u d i n a ls t r e n g t hm e e t st h er e q u i r e m e n t w h e np r o g r a m m i n gt h es o a r e ，t h ev ia ( v i s u a lb a s i cf o ra p p l i c a t i o n ) f u n c t i o no fw o r da n de x c e li su s e d i ft h el o n g i t u d i n a ls t r e n g t hm e e t st h er e q u i r e m e n t ，u s e r sc a nc h o o s et oo u t p u ta n yp a r t so f t h es p e c i f i c a t i o no f s t r u c t u r ed e s i g n , t h es h e e to f l o n g i t u d i n a ls t r e n g t h sc a l c u l a t i o no rt h es p e c i f i c a t i o no ft h ew h o l es h i p ss t r u c t u r ed e s i g n f o rb e t t e ru s eo ft h es o f t w a r e ，u s e r sc a nt u r nt ot h eh e l pd o c u m e n t t h es o f t w a r eo fs h i ps t r u c t u r ed e s i g nb yc c sr u l e si sp r o g r a m m e db a s e do nb o t hf r e s h w a t e ra n ds e as h i pr u l e s u s e r sc a nd e s i g ns t r u c t u r e so ft h et w ok i n d so fs h i p sb yt h es o f t w a r e ；u s e l s 咖a l s od e s i g nt h eu n u s u a ls 自m c t u r eo fs p e c i a ls h i p s 。s u c ha ss t r u c t a t r es t r e n g t h e ni ni c ed i s t r i c t , s i n g t eo rd o u b l eh u l lo i l 眦c o n t a i n e ra n db u l kc a l l i e r t h i ss o f t w a r eh a sf r i e n d l ya n ds e n t e n t i o u si n t e r f a c e s ，s t r o n gp r a c t i c a b i l i t y , a n di tc a ns a v et h et i m eo fs h i ps t r u c t u r ed e s i g na n di m p r o v ec a l c u l a t i o ne f f i c i e n c y k e yw o r d s ：s h i p ；c c sr u l e s ；s t r u c t u r ed e s i g n ；v i s u a lb a s i e ；s o f t w a r ed e v e l o p m e n ti i 独创性说明作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。2 理：赵大连理工大学硕士研究生学位论文大连理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论*，ko作者签名导师签名翻! 亟必堑2 翌咀总丛日大连理工大学硕士学位论文1 绪论1 1 船舶建造规范的产生、发展和作用1 8 世纪4 0 年代以前，所有的船舶都凭经验建造，也经历了带有巨大损失的尝试。后来，通过对建造实际和航行经验的总结与提高，逐渐形成了造船所应遵循的规范。规定建造规范的初步措施是俄罗斯政治家彼得大帝作出的，他于1 7 2 3 年颁布了“关于按照新的船样建造河船”的条例。在此条例中规定了船体的基本构件。随着产业革命，贸易也发达起来，船舶建造愈来愈多，轮船保险商感到各船吨位、建造日期、建造材料及船舶所有人等资料有集中的必要。于是在1 7 6 0 年成立了世界上第一个船级结构英国劳氏船级协会。以后各航运事业发达的国家都相继成立了船级协会。起初，船级协会的主要工作是指定船舶登记册，载有关于入级船舶的船体和轮机状况。直到1 8 3 5 年才出现第一本船级协会颁布的建造规范。该规范系英国劳氏船级协会出版，适用于一百七十英尺长、一百总吨左右的木船，结构尺寸按吨位数字决定。自那以后，随着造船材料、构件连接方式及船体强度理论的发展，建造规范也经历着不断发展( 例如，1 8 5 5 年、1 8 8 8 年相继出现了铁船规范、钢船规范) 和逐步完善的漫长过程。目前，世界上船级社很多，其中主要的有：中国船级社( c c s ) 、美国船级社( a b s ) 、英国劳氏船级社( l r ) 、德国劳氏船级社( g r ) 、日本海事协会( n k ) 、法国船级社( b v ) 、挪威船级社( d n v ) 、意大利船级社( 1 1 1 ) 、俄罗斯海上船舶登记局( r s ) 。船级社按规范监督船舶的建造，并允许船舶正式“入级”，给它们所登记的船舶办理各种国际协定所要求的证书；此外，还对使用中的船舶做定期检查，以确定这些船是否仍保持在“级”内。因此，各主要船级社在世界各地都有办事处，几乎在各港口都能找到他们的代表。建造规范也为航运、造船相关的制造业和保险业服务。经过“入级”登记的船舶，符合公认健全的建造标准，这就等于告诉运货人说，他将他的货物交给已经入级的船承运时，他并没有冒险脱离实际的风险；同时，保险公司在被请求给船保检时，船的入级有助于保险公司隐含的危险性质。1 2 规范法设计的基本步骤按规范法进行结构设计的一般流程如图所示【圳。首先，根据母型船的调查研究和所设计船的特殊要求，分析船体强度要求，选择合理的建造规范。然后，根据型线图和总布置图，绘制中剖面图、基本结构图和肋骨型线图等草图，并进行结构构件的初步布邓波：船舶结构规范法设计软件开发置。最后按规范计算船体主要构件的尺寸，这时，边计算，边绘图，边完善初始的结构布置方案。其中反复必不可少，并且要经常与总设计师、轮机设计师等反复协商，以求达到合理的统一。确定结构尺寸的一般顺序是，首先选择合适的结构形式，确定肋骨间距( 与总体设计师协商决定) 。然后，可按外板、甲板、船底骨架、舷侧骨架、甲板骨架及支柱、舱壁、首尾柱、首尾结构、上层建筑及甲板室、其他等、总纵强度校核等顺序，按规范公式进行计算，并最后选定结构尺寸。此时，反复也是不可避免的。例如，计算强力甲板厚度时，需要纵向连续甲板骨架尺寸，而确定甲板骨架尺寸时又需要甲板厚度( 作为骨架的带板) 的资料，同时还要检验船体剖面模数是否满足纵向强度的要求。图i 1 规范法设计的一般流程f i g 1 1t h ec o m m o l lf l o wo f d e s i g nb yr u | e s此外，还要注意规范规定的尺寸是保证船舶安全可靠的最低标准，最后选定的尺寸还要根据船舶的实际使用要求而适当调整。一2 一大连理工大学硕士学位论文1 3 课题的实际意义和应用价值目前，民用船舶的结构设计主要是根据船舶检验部门或船级社颁布的有关规范来进行设计的。在根据船舶入级与建造规范进行结构设计时，规范要求条目繁琐，计算量庞杂，结构计算说明书也需要进行整理。同时，船舶检验部门在进行船舶入级审查时，也需要依据规范具体各项条款，依次进行检验，工作量也是巨大的。随着计算机功能的臼益强大，数据库技术，多媒体技术、网络技术、人工智能、计算机图形学等软件技术的不断发展，计算机辅助船舶设计软件发展至今，已为船舶设计的各阶段提供了强大的设计手段。因此，为了向船舶锘4 造厂、航运部门、设计部门和船舶审图与检验部门提供种快捷方便，功能齐全的船舶结构的规范设计与校核工具，开发一种基于内河( 钢质海船)船舶入级与建筑规范( c c s ) 的船舶结构设计软件，不仅可以提高船舶设计和审图部门的工作效率，缩短船舶实际和审图周期，还可以避免项目的遗漏和疏忽，从而保证船舶结构构件的实际满足内河( 钢质海船) 入级与建筑规范( c c s ) 的入级要求，提高船舶设计质量，确保船舶结构的安全，减少使用规范过程中的认为差错，提高对规范的理解和使用的正确性。为此，本文利用w o r d 、e x c e l 的v b a 功能，利用v b 与s o l 数据库进行混合编程，开发了这种基于 ，9 0 m 时，c 1 = 1 。然后通过上述两者割面模数的对比校核，即可完成船体各部分( 底部结构、舷侧结构、甲板结构、机舱棚、上层建筑等等) 的标准型材的选择和设计。3 2 3 软件计算实例说明以下设计主肋骨软件界面和具体程序代码：图3 5 主肋骨设计f i g 3 5t h e & s i g no f m a i nf a n 2 c查婴盔堂堡主堂垡! 垒塞( 1 ) 计算规范要求主肋骨的剖面模数大小i ft e x t l t c x t = ”o rt e x t 2 t e x t = ”o r t c x t 3 t e x t = ”o rt e x t 4 t e x t = t h e nm s g b o x “请输入数据”e l s cs = v a l ( t e x t l t e x t )l = v a l ( t e x t 2 t e x t )t p5v a l ( t e x t 3 t e x t )l g o u = v a l ( t e x t 4 t e x t )i f z i h a n g = 1t h e nk = 3 8e l s ck = 4 4e n d i fi f c b l x ；1 t h e n wh x = k so+ n + l “2 z i gc(spdi f c b l x ；2 t h e n wz l g _ h x c = k 。s 。( s p d + r ) l “2 1 2t e x t 5 t e x t = wh x c z i gi fend( 2 ) 选择主肋骨类型、型号后，计算其剖面模数大小，并进行校核l 型钢i fo p t i o n l v a l u e = t h et h e ns t r s o l l = ”s e l e c t * f r o ml 型钢w h e r e 型号= d a t a c o m b 0 1 t e x t ”s e tm y c o m l a c t i v e c o n n e c t i o n = m y c o nm y c o m l c o m m a n d t e x t = s i r s q l ls e tm y r s l = m y c o m l e x e c u t ea 1 = m y r s l h e l d s ( ”a ”)h = m y r s l f i e l d s ( ”h 1b = m y r s l f i e l d s ( ”b ”、t l = m y r s l f i e l d s ( ”t l ”)t 2 = m y r s l f i e l d s ( ”t 2 ”)构件剖面积构件高度构件折边长度构件腹板厚度构件折边厚度t 等边角钢e l s c l fo p t i o n 2 v a l u e = t r u et h e ns t r s q l 2 = ”s e l e c t * f r o m 等边角钢w h e r e 型号= ”& d a t a c o m b 0 2 t e x t s e tm y c o m 2 a c t i v e c o n n e c t i o n = m y c o nm y c o m 2 c o m m a n d t e x t = s t r s q l 2s e tm y r s 2 = m y c o m 2 e x e c u t ea 1 = m y r s 2 f i e l d s ( f a ”)h = m y r s 2 f i e l d s ( ”b t )一l g 。构件剖面积构件高度邓波：船舶结构规范法设计软件开发& ”h = ht l = m y r s 2 f i e l d s ( ”d ”、t 2 = t l不等边角钢构件折边长度构件腹板厚度构件折边厚度e l s e l fo p t i o n 3 v a l u e = t r u et h e ns t r s q l 3 = ”s e l e c t * f r o m 不等边角钢w h e r e 型号- i ”d a t a c o m b 0 3 t e x te n d f fl 计算带板饺核s e tm y c o m 3 a c t i v e c o n n e c t i o n = m y c o nm y c o m 3 c o m m a n d t e x t ；s t r s 0 1 3s e tm y r s 3 = m y c o m 3 e x e c u t ea 1 = m y r s 3 f i e t a s ( ”a t )h = m y r s 3 f i e l d s ( ”h b = m y r s 3 f i e l d s ( ”b ”1t l = m y r s 3 f i e l d s ( ”t ”1t 2 = t lf = 0 3 b g o u ) 4 ( 2 3 )i f f 1 t h c n f = 1a = 1 0 f b g o u + t oa z = a + a l计算中和轴- 构件剖面积构件高度构件折边长度构件腹板厚度构件折边厚度带板有效剖面积剖面积y l = 0 5 h “2o t l ( 1 0 0 0 a 1 )+ ( a 1 - h 。t l i o o ) q 一0 5 t 2 ) ( 1 0 a t )y = ( a 1 + y l 0 0 5 。ao t p l a z针算惯性矩k 1 = h “3 t l ( 1 2 1 0 “4 ) +t 2 “3 ( b t 1 ) ( 1 20 1 0 “4 ) +心- h | 简“2 h t l | ( z 0 “4 、+( h y t 2 2 ) “2 b f 2 0 0 “4 )i = i x l + ( y l y ) “2 a j + a t p “2 1 2 0 0 一+ ( o 0 5 伽+ y ) 一2 + a惯性矩w = i ，( 0 1 h 。剖面模数w = w j i t h e nm s g b o x ”设计合理，设计型材剖面模数为”+ s t r ( w ) + ”c m 3 。”wz i gh x c=qwi fo p t i o n l v a l u e = t n l et h e nm cz l ghx=tcxt_cd a t a c o m b o le l s e l fo p t i o n 2 v a l u e = t m et h c nm cic=_zlkd a t a c o m b 0 2 t e x te l s e l fo p t i o n 3 v a l u e = t h et h e n- - 2 0 大连理工大学硕士学位论文m c _ z i g _ h x c = d a t a c o m b 0 3 t e x te n d i fe l s em s g b o x ”需重新设计。设计型材剖面模数为”- i - s t r ( w ) + ”c m 3 。”e n d i f3 3 组合型材设计与标准型材和板材的设计相比，组合型材设计的设计自由度比较大，因而也相对复杂。本文对于组合型材的设计主要采用两种方法：校核设计方法和优化设计方法。3 3 1 组合型材的校核设计法( 一) 总体思路在本软件中，设计者可以参考母型船相同部位构件的尺寸，输入设计的组合型材信息( 腹板高度h 、腹板厚度t 、面板宽度b l 和面板厚度t 1 ) ，然后软件计算设计的组合型材连同带板的剖面模数和c c s 规范要求此处结构剖面模数，对比校核；而后可反复上述过程至满足规范要求为止 孙- 3 7 1 。( 二) 具体设计过程( 1 ) 组合型材连同带板剖面模数的计算组合型材连同带板的剖面模数w 可按下式计算：形- 针+ 和拼】l - i n 3式中：a 一面板剖面积，锄2 ；a 带扳剖面积，锄2 ，如果带板a 小于面板a 时，取a 等于a ；f 卜一腹板剖面积，锄2 ；d w - 腹板高度，n l l n ；图3 6 组合型材剖面f i g 3 6t h es e c t i o no ft - b a r邓波：船舶结构规范法设计软件开发( 2 ) 计算规范对此处型材设计的剖面模数的具体要求，校对选择型材，完成设计。规范对于船体各个部分型材的剖面要求是不一样的，下面以计算规范对舷侧强肋骨的剖面模数要求为例；规范2 7 4 4 条规定，强肋骨的剖面模数w 应不小于按下式计算所得值：w 。3 5 s a l 4 - 6c m 3式中：s 一强肋骨间距，m ；卜吃水，m g卜一强肋骨跨距，m ：p 一型深，i n 然后通过上述两者剖面模数的对比校核，即可完成船体各部分( 底部结构、舷侧结构、甲板结构、机舱棚、上层建筑等等) 的组合型材的选择和设计。( - - ) 软件计算实例说明下面本文对舷侧强肋骨组合型材进行说明：在输入了强肋骨设计需要的相关计算信息后，单击“计算”按钮，得到强肋骨的剖面模数计算结果，然后设计者参考母型船的型材信息，输入型材的具体结构尺寸，然后通过“校核”按钮进行剖面模数的校核。大连理工大学硕士学位论文图3 7 强肋骨设计f i g 3 7t h ed e s i g no fw e bf r a m e( 1 ) 计算规范对强肋骨要求的剖面模数大小i ft e x t l t e x t = ”o rt e x t 2 t e x t = ”o rt b x t 3 t t x t = ”。o rt e x t 4 t e x t = t h e nm s g b o x ”请输入数据”e l s cs = v a l ( t e x t l t e x t )l = v a l ( t e x t 2 t e x t )t = v a ( t e x o t e x t )h g o u = v a l o e x t 4 t e x t )幺= 3 9 ( 0 钙s p d + o 卯r + o 8 )璃l g _ h x c = j c s4 ( s p d + r ) 1 “2t c x t l o t e x t = w _ q l g h x c一2 3 邓波：船舶结构规范法设计软件开发e n di f( 2 ) 设计者输入组合型材信息后。计算其剖面模数。并进行校核d w = v a l ( t e x t 6 t e x t )悛板高度f s = d w v a l ( t e x t 7 t e x 0 1 0 0腹板剖面积a m i a n = v a l ( t e x t 8 t e x t ) v a l ( t e x t 9 t e x t ) 1 0 0 面板剖面积a = 3 ( l g o u i s ) “( 2 3 ) s + t带板剖面积l f a a m i a n t h e n a 2 a m i a nw = 0 1 。d w ( a m i a n + f s 。( 1 + 2 + ( a - a m i a n ) 一( 2 a + 哟) ，6 )校核i fw 抬、- q i g _ _ h x ct h e nm s g b o x ”设计合理，设计型材剖面模数为”+ s t r ( w ) + ”e r a 3 。一w _ q l gh x c _ q = wl 如_ q l b _ h x c = v a a f r e x t 6 t e x t )h _ f bq l b _ i - i x c = v a l ( t e x t 7 t e x t )t _ m b _ q l bh x c = v a l ( t e x t 8 1 - c x t )bm bq l b _ i - i x c = v a l ( t e x t 9 t e x 0强度校对s _ x c z h = f s + a m i i mi z _ x c z h = 1 1 2 + ( a m i a n + v a l ( t e x t 8 t c 疵1 “2 + f s v a l ( t e x t 7 t c x t ) “2 ) 0 1 “6e l s em s g b o x ”重新设计，设计型材剖面模数为”+ s t r ( w ) + ”c m 3 。一e n d i f3 3 2 组合型材的优化设计( 一) 优化设计原理对于焊接于钢板上的组合型材，其设计的任务是确定构件重量最轻的剖面尺寸：型材腹板高度h 及厚度t 、面板宽度b l 及厚度t l ，并保证型材具有足够的强度和稳定性，以及满足工艺、构造、营运使用等方面的要求 1 1 - 1 2 。上述的设计任务如用数学的语言来描述，则可以说成：求最优的h 、t 、b 1 、t l ，使组合型材的剖面积最小，即：f - - b t + b z h r a i n并满足下列要求：大连理工大学硕士学位论文由于这个规划问题比较简单，可以通过预先选择适当的一组临界约束将目标函数转化为一个单变量函数【3 】，从而导得一组设计公式进行优化设计，并由此来了解结构优化设计问题的一些特点。首先，可以不暂不考虑面板的具体尺寸。于是，将设计变量减少为三个，即h 、t 、f 1 ( 面板剖面积) ，约束条件减少为四个。此外，在一般情况下，保证梁材的弯曲强度是主要的，郎最轻剖型材剖面尺寸相应于弯曲强度条件为临界条件取该式的等式，即m w 1 - - 【o 】又利用剖面模数：w l - h ( “f 1 k ) ( k ，系数3 - 6 之间)将型材面板的面积表示为腹板尺寸的函数，即f - b l t t - 警+ i h t于是，可将型材剖面积f ( 目标函数) 转化为：2 5 邓波：船舶结构规范法设计软件开发f 堕+ 盟胁fw 1k - 1 。im i nf - + f一耋x 量f 。堕+ r - _ _ j l h f 。婴，一百w 1 + k - 1 f 0 1 0瓦一矿+ 1 f 阳。一后詈u 。詹n 砣璧乩- 蜉大连理工大学硕士学位论文止。上述方法得到组合型材尺寸后，设计者也可对其修改，至设计者满意、满足规范为( 二) 组合型材优化设计实例说明图3 8 强肋骨的优化设计f i g 3 7t h eo p t i m u md e s i g no fw e bf r a m e以下为对组合型材进行优化设计部分的程序代码：m s g l $ = ”请输入腹板大致厚度：”tf bq l b - j c = i n p u t b o x ( m s g l $ )n 1 = v a l ( t _ f b _ q l b _ t t x c )t t 2 = t t l + 2 。c i n t ( 1 + r n d )h o p t = 1 。1 6 ( w 二q l g _ h x c t t l 1 0 0 0 ) “0 5h t l = c i n t ( h o p t )f t l = h o p t t t l 3 + ( 1 + v n d ) b o p t = f t l ，t t 2b t l = c m t o , o p o一2 7 邓波：船舶结构规范法设计软件开发t e x t 6 t c x t = h t l ：t e x t 7 t c x t = t t lt e x t 8 t c x t = b t l ：t e x t 9 t e x t = t t 23 3 本章小结本章首先以实例介绍软件如何进行板材设计的；然后对标准型材的设计与以了例证；最后就组合型材的设计两种方法校核方法和优化设计方法进行了说明，较为详细的介绍了优化设计方法：从优化模型的建立、推导至最后的求解，以及在程序中的具体应用。大连理工大学硕士学位论文4 总纵强度校核4 1 总体思路由于本软件包含钢质海船和内河船两种不同类型船舶的结构设计，而c c s 规范对于上述两种船舶总纵强度的具体要求又是不同的。以下分别介绍两种船舶总纵强度校核的具体方法。4 1 1 钢质海船总纵强度校核具体内容c c s 规范要求，钢质海船总纵强度校核的主要有船中剖面剖面模数和剖面惯性矩的校核、船体总纵弯曲应力校核、船体梁剪切强度校核和屈曲强度的校核四个方面：( 一) 船中剖面剖面模数和剖面惯性矩的校核：( 1 ) 规范要求的船中剖面剖面模数和剖面惯性矩的计算根据c c s 规范2 2 5 1 船中最小剖面模数w o 应不小于下式计算所得之值：- c z ? b ( c + o 7 ) c n r根据c c s 规范2 2 5 2 船中剖面对水乎中和轴的惯性矩i 应不小于按下式计算所得之值；i - 3 v , , j , 衄r 1 4式中；c - 一系数，按2 2 3 1 取：i 哪长，m ：g 一方形系数，但计算时不得小于0 6 ；转_ 船宽，m 。( 2 ) 船体梁剖面特性计算将船体梁横剖面对其水平中和轴的惯性矩，除以中和轴到强力甲板边线的垂直距离，可得出甲板处的船体梁剖面模数w d ；除以从中和轴到平板龙骨上表面的垂直距离，可得出船底处的船体梁剖面模数w b 。强力甲板及其以下所有在0 4 l 区域内连续的纵向构件的剖面积，均可计入船体梁剖面模数。强力甲板以上可计入舷顶列板伸出强力甲板的部分和连续的舷边角钢的剖面积。强力甲板以上的连续凸形甲板和连续纵向舱日围板 多个并列舱口的内侧舱口围板除外) ，当由纵舱壁或高腹板桁材作有效支持时，也可将其剖面积计入船体梁剖面模数。计算公式如下：邓波：船舶结 哿规范法设计软件开发中和轴高度：口e l 一彳甲板边线处剖面模数：彤- ：i j ，一er平板龙骨处剖面模数：睨一三已剖面惯性矩：，一z ( c 一曰e 、式中：b - 参与总纵强度构件对基线静矩，伽2 坍；a - 一参与总纵强度构件总剖面积，硎2 ；卜参与总纵强度构件总惯性矩，c m 2 矿；p 一型深，m 。上述计算出的彤、睨和i 与( 1 ) 计算的w o 和i 比较，可判定完成结构设计后的船中剖面是否规范要求。( - - ) 船体总纵弯曲应力校核：( 1 ) 波浪弯矩m 。的计算c c s 规范2 2 3 1 要求，船体梁各横剖面的中拱波浪弯矩m 。( + ) 和中垂波浪弯矩肘。( 一) 按下式计算： l ( + ) 1 19 l 叫脚曰c gx l o - 3 盂- m肘。( 一) 一- l l o m c l 2 b c ( c b + o 7 ) ，( 1 0 4k n ，玎式中：m 弯矩分布系数，见图5 1 ；i 广j 昭长，m ：q 一方形系数，但计算时不得小于0 6 ；b 船宽，m 。c _ 一系数，按下列各式计g t ：c 一0 0 4 1 2 l + 4 ，c 圳朋一( 等) i ，c 1 0 7 5 ，c 砌胁( 等) j ，当l 1 7 5 t h e l lm s g b o x ”不满足总纵弯曲应力要求!e l s em s g b o x ”满足总级弯曲应力要求j 。e n d i fi f w z p m w _ g f a n d iz a m 5 s h l 2 = 7 9 7 5c n l 3i ，3 w 1 = 5 2 。6 3 5c 1 1 1 4实取强力甲板横梁为：l 7 0 4 5 4 ，剖面模数为3 4 9 0 8 3 9 c m 3 ，剖面惯性矩为2 2 1 4 4 0 2 c m 4 。1 2 由2 8 1 1 旅客舱室甲板横梁的剖面模数w 满足：w 5 s h l 2 - 4 9 5 c a n 3实取旅客舱室甲板横梁为：l 4 0 2 5 4 ，剖面模数为如6 6 8 9 4 c m 3 。一6 2 大连理工大学硕士学位论文1 3 由2 8 1 1 船员舱室甲板横梁的剖面模数w 满足：w ， 5 s l a l 2 - - 3 8 5 锄3实取船员舱室甲板横梁为：l 4 0 2 5 4 ，剖面模数为1 0 5 7 4 7 5 c m 3 。1 4 由2 8 1 。1 顶棚甲板横梁的剖面模数w 满足；w 5 s h l 2 - 2 2 c m 3实取顶棚舱室甲板横梁为：i a 0 2 5 4 ，剖面模数为1 0 5 7 4 7 5 c m 3 。1 5 由2 8 。1 1 载货甲板横梁的剖面模数w 满足：w ， s s h l 2 = 0 c n a 3实取载货甲板横梁为：l 4 0 2 5 4 ，剖面模数为1 0 5 7 4 7 5 c m 3 。2 甲板纵桁2 1 由2 8 3 2 甲板级桁的剖面模数w 和剖面惯性矩i 不小于：w ，k c b h l 2 = 9 4 9 0 2 5 1 c m 3i 2 7 5 w l = 2 8 7 0 8 0 i c m o实取甲板纵桁为：t 型钢，腹板高度为2 5 0 m m ，腹板厚度为6 r a m ，面板宽度为1 2 0 m m ，面板厚度为8 m m ，剖面模数为7 8 1 2 4 6 c m 3 ，剖面惯性矩为1 2 4 2 5 7 e m 4 。3 强横梁3 1 由2 8 5 4 强横梁的剖面尺寸与甲板纵桁的尺寸相同。七水密舱壁1 平面水密舱壁板1 1 由2 1 2 2 1 平面舱壁底列板的厚度t 不小于：t k s 压+ c = 3 9 6 9 8 4 8 m m实取厚度为5 m m 。2 平面舱壁扶强材2 1 由2 1 2 3 2 舱壁扶强材剖面模数w 不小于：w ， k s h1 2 _ - 0 t i n 3实取舱壁扶强材为：1 4 0 2 5 4 ，剖面模数为1 0 5 3 0 6 3 c m 3 。八上层建筑及甲板室1 上层建筑1 , 1 由2 1 6 2 3 上层建筑围壁外壁板厚度取为4 m m ，内壁板取为4 m m 。邓波：船舶结构规范法设计软件开发1 2 由2 1 6 2 4 上层建筑围壁扶强材剖面模数w 满足：w 3 s 1 2 ：6 伽3实取扶强材为：l 4 0 2 5 3 ，剖面模数为8 1 1 4 2 5 1 c m 3 。1 3 由2 1 6 2 4 上层建筑内壁扶强材剖面模数w 满足：w 2 4 s g ；4 8c m 3实取扶强材为：1 - 3 2 2 0 4 ，剖面模数为6 5 6 6 7 5 4 c m 3 。1 4 由2 。1 6 2 6 侧壁和端壁板厚度取为4 m m 。1 5 由2 1 6 2 7 侧壁和端壁扶强材剖面模数w 满足；w 3 6 s 1 2 = 7 2 c 1 1 1 3实取扶强材为：l 4 0 2 5 * 3 ，剖面模数为8 1 1 4 2 5 1 c m 3 。2 甲板室2 1 由2 。1 6 3 1 甲板室围壁板厚度取为4 m m 。2 2 由2 1 6 3 1 甲板室围壁扶强材剖面模数w 满足：w 2 4 s 1 2 ：6c m 3实取扶强材为：i a 0 2 5 4 ，剖面模数为1 0 5 0 0 1 3 c m 3 。3 机舱棚、货舱棚3 1 由2 1 6 4 1 机舱棚、货舱棚围壁板厚度取为4 m m 。3 2 由：2 1 6 4 2 机舱棚、货舱棚围壁扶强材剖面模数w 满足：w 3 6 s 1 2 = 7 2 伽一实取扶强材为：i a 5 2 8 * 4 ，剖面模数为1 3 。4 6 0 8 1 c m 3 。九总纵强度1 实船中剖面模数计算一6 4 大连理工大学硕士学位论文中剖面计算表( 闭合剖面)割面积距基线静矩惯性矩自身惯性矩编号构件名称伽距离mc m 2 n lc n l 2 i nc m 2 m 21舷顶列板2 1 62 65 6 1 61 4 6 0 1 61 0 3 6 82舭列板1 4 40 3 55 0 41 7 6 43 8 8 8 0 ( ) 0 13船底板4 0 000oo 0 ( ) 2 1 3 3 34平板龙骨4 4 8000o 0 0 2 3 8 9 35甲板板7 2 03 22 3 0 47 3 7 2 80 0 0 2 1 66甲板纵桁1 2 33 13 8 1 31 1 8 2 0 307中内龙骨7 0 80 3 52 4 7 88 6 7 308旁内龙骨4 3 2o 3 51 5 1 25 2 9 209合计2 5 5 3 83 4 7 3 2 81 0 0 9 4 。2 21 4 2 5 6 6 7中和轴高度；e = b a = i 3 6 0 0 4 4 m剖面惯性矩；i = c b e - - 5 5 1 2 9 7 7 e + 0 7 c m 5剖面模数：( 1 ) 甲板边线处w = v ( d e ) = 2 9 9 6 2 5 4c m 3( 2 ) 平板龙骨处w = = 4 0 5 3 5 2 9 c m 32 按照规范进行校对规范对本船的总纵强度要求为：w o = a k l b d ( c b + 1 2 1 = 1 4 7 5 0 2 6 c m 3比较可知，满足规范要求。邓波：船舶结构规范法设计软件开发附录bl o o o t 货船结构计算说明书软件自动生成l o o o t 赞船结构计算说明书如下：目录一概述二外板三甲板四单层底五双层底六舷侧骨架七甲板骨架八水密舱壁九深舱十上层建筑十一机炉座及轴隧十二甲板室及机舱棚十三总纵强度一6 6 大连理工大学硕士学位论文一概述1 1 本船按中国船级社钢质海船入级与建造规范第二分册第二篇( 2 0 0 2 ) 简称为规范设计确定。1 2 主尺度总长l o a = 6 5 m垂线间长l p p = 5 9 2 3 m型宽b = l o 8 m型深d = 5 3 5 m设计吃水d = 4 2 m全船肋距s = 0 5 5 m方型系数c b = 0 6 3二外板1 1 1 船底板1 1 1 1 由2 3 1 2 船中部0 4 l 区域内的船底板厚度t 不小于t l 和t 2 ：t l = 0 0 7 2 s e 1 ( l + 1 7 0 ) 瓦9 7 7 7 0 3 m mt 2 = 7 o s 4 ( d + h o f 6 = 7 2 3 1 4 4 4 m m实取船中部o 4 l 区域内船底板厚度t = 1 0 衄。1 1 1 2 由2 3 1 4 船端0 0 7 5 l 区域内的船底板厚度t 不小于：r t ( 0 0 3 5 l + 6 ) q s 岛= 8 2 7 5 m m实取船端部0 0 7 5 l 区域内的船底板厚度t = 9m m 。1 1 2 平板龙骨1 1 2 1 由2 3 3 1 平板龙骨的宽度b 不小于：b 9 0 0 + 3 5 l = 1 1 2 7 5 m m实取平板龙骨的宽度b = 1 2 0 0 m m 。由2 3 2 2 取平板龙骨的厚度t = 1 2f i l m 。1 1 3 舭列板1 1 3 1 由2 3 3 1 取舭列板的厚度t = 8 姗。1 1 4 舷侧外板邓波：船舶结构规范法设计软件开发1 1 4 1 由2 3 4 2 船中部0 4 l 区域内舷侧外板厚度t 满足：( 1 ) 距基线0 , 7 5 d 以上的舷侧外板厚度t 不小于t l 和1 2 ：h - - 0 0 7 3 s e - 1 ( l + 1 1 0 ) 万= 5 4 6 5 2 7 1 m mt 2 = 4 2 s4 ( a + _ 1 1 2 、- 5 5 2 0 8 5 2 m m实取舷侧外板厚度t = 1 0 蛐。( 2 ) 距基线0 2 5 d 以下的舷侧外板厚度t 不小于t 1 和t z ；t 1 = 0 0 7 2 s e - 1 ( l + 1 1 0 ) 瓦= 5 3 9 0 4 0 4 m mt 2 = 6 3 s 4 ( a + h 1 ) f b = 6 5 0 8 2 9 9 m m实取舷侧外板厚度t = 1 0 衄。1 1 5 舷顶列板1 1 5 1 由2 3 5 1 实取舷顶列板宽度b = 7 0 0 m m1 1 5 2 由2 3 5 2 船中部0 4 l 区域内的舷顶列板厚度t 不小于t l 和t 2 ：t l - - 0 0 8 5 s e 4 ( a + 1 1 0 ) 4 f , - 6 3 6 3 6 7 2 m mt 2 ：1 0 5 s z 7 厉：6 8 3 3 0 7 2 m m实取船中部0 4 l 区域内的舷顶列板厚度t = 8m m 。三横骨架甲板2 1 1 强力甲板2 1 1 1 由2 , 4 2 1 开口边线外强力甲板厚度t 不小于t l 和t 2 ：h = 0 0 8 5 s e 4 ( i a + 1 1 0 ) 4 e , = 5 2 5 5 2 2 m mt 2 = 1 0 5 s 撕鬲；：6 8 3 3 0 7 2 m m实取开口边线外强力甲板厚度t = 8m i l l 。2 1 1 2 由2 4 2 2 开口边线内及船端0 0 7 5 l 区域内的强力甲板厚度t 不小于：t o 9 sl 4 z - z