船舶强度与结构课程设计

1、目录一、 课程设计任务书2二、 课程设计主要内容2三、 船舶数据资料2四、 课程设计主要步骤3（一） 船舶在静水和波浪上剪力弯矩计算. 3（二） 总纵强度计算. 20一、 课程设计任务书综合应用船舶与海洋结构物强度的有关知识，完成船舶船体中剖面的结构设计，并按相关规范要求进行总纵强度的校核。二、课程设计主要内容（一）、根据相关规范要求完成船舶舯剖面结构设计（二）、船体总纵强度的校核1、船舶在静水中平衡位置的确定2、船舶在波浪中平衡位置的确定3、船舶重量分布曲线的确定4、船舶浮力分布曲线的确定5、船舶载荷分布曲线的确定6、船舶剪力和弯矩分布曲线的确定7、剖面特性计算8、许用应力的确定9、总纵弯曲

2、应力校核10、极限强度校核三、船舶数据资料船舶主尺度：总长：设计水线长：垂线间长：计算船长：型宽：型深：设计吃水：方型系数：四、课程设计主要步骤（一）船舶在静水和波浪上剪力弯矩计算主要数据：计算船长 船 宽 海水比重 设计吃水 选取满载出港的装载状况作为计算基础，由设计任务书所给的参考数值可得到以下参数：排水量 平均吃水 重心纵向位置 浮心纵向坐标 漂心纵向坐标 水线面积 纵稳心半径 其中的水线面积是由所给的厘米吃水吨数求出，公式为：。纵稳心半径是由所给的厘米纵倾力矩 求出的，公式为：。波型和波浪参数选择：波长： 波高：坦谷波垂向坐标值采用余弦级数展开式计算：各理论站从坦谷波波面到波轴线垂向坐

3、标值经计算列入下表：中垂站号1010911812713614515416317218119020坦谷波垂向坐标32.892.562.0161.2750.385-0.579-1.512-2.294-2.816-3中拱站号0201192183174165156147138129111010注：表中值由波轴线向下为正，向上为负。满载出港状态的弯矩和剪力计算：船舶纵倾调整（1）船舶在静水中平衡位置的确定第一次近似：首吃水：尾吃水：排水体积：第二次近似：首吃水：尾吃水： <0.1%-0.5%满足设计要求 <0.05%-0.1%满足设计要求船舶在静水中平衡位置的计算理论站号力臂参数第一次近似第

4、二次近似首吃水df=6.2954尾吃水da=9.82首吃水df=6.49尾吃水da=10.07横剖面浸水面积力矩函数横剖面浸水面积力矩函数（1（2（3（4（5（60.00 -10.00 10.33 -103.30 11.12 -111.20 1.00 -9.00 33.71 -303.39 37.24 -335.18 2.00 -8.00 63.35 -506.80 67.10 -536.80 3.00 -7.00 93.23 -652.61 97.30 -681.10 4.00 -6.00 120.50 -723.00 124.86 -749.14 5.00 -5.00 136.75 -68

5、3.75 141.28 -706.39 6.00 -4.00 153.00 -612.00 157.70 -630.80 7.00 -3.00 156.20 -468.60 160.80 -482.40 8.00 -2.00 159.40 -318.80 163.90 -327.80 9.00 -1.00 156.80 -156.80 161.25 -161.25 10.00 0.00 154.20 0.00 158.60 0.00 11.00 1.00 148.95 148.95 153.30 153.30 12.00 2.00 143.70 287.40 148.00 296.00 13.

6、00 3.00 130.83 392.48 134.95 404.85 14.00 4.00 117.95 471.80 121.90 487.60 15.00 5.00 96.40 482.00 99.83 499.13 16.00 6.00 74.85 449.10 77.75 466.50 17.00 7.00 53.00 371.00 55.16 386.12 18.00 8.00 34.52 276.16 35.97 287.78 19.00 9.00 20.67 186.03 21.48 193.33 20.00 10.00 7.09 70.90 7.28 72.75 求和2065

7、.43 -1393.24 2136.76 -1474.71 体积V111927.83 12339.79 xb-3.90 -3.99 v0-v2/vo0.0341 0.0008 xg-xb/l0.0004 0.0003 (2)船舶在波浪上平衡位置的计算a.用麦卡尔法计算船舶在波谷的平衡位置取静水平衡线,作为波轴线，按照波谷在船中由邦戎曲线图上量出浸水面积,再取,即波轴线上移1m,量出各站横剖面浸水面积，列下式计算波轴线移动参数，b。船舶在波谷上平衡位置的计算理论站号静水波面浸水面积移轴波面浸水面积4）力臂系数5)（12）3）0.00 23.00 28.00 5.00 0.00 0.00 0.00

8、 0.00 1.00 80.00 95.00 15.00 1.00 80.00 15.00 15.00 2.00 103.00 117.00 14.00 2.00 206.00 28.00 56.00 3.00 120.00 135.00 15.00 3.00 360.00 45.00 135.00 4.00 135.50 153.00 17.50 4.00 542.00 70.00 280.00 5.00 134.25 152.00 17.75 5.00 671.25 88.75 443.75 6.00 133.00 152.31 19.31 6.00 798.00 115.86 695.1

9、6 7.00 123.50 142.89 19.39 7.00 864.50 135.70 949.87 8.00 114.00 133.46 19.46 8.00 912.00 155.68 1245.44 9.00 107.05 126.53 19.48 9.00 963.45 175.32 1577.88 10.00 100.10 119.60 19.50 10.00 1001.00 195.00 1950.00 11.00 99.13 118.60 19.47 11.00 1090.41 214.19 2356.06 12.00 98.16 117.60 19.44 12.00 117

10、7.88 233.32 2799.81 13.00 98.46 117.15 18.69 13.00 1280.04 242.91 3157.85 14.00 98.77 116.70 17.93 14.00 1382.81 250.99 3513.87 15.00 92.35 108.70 16.35 15.00 1385.27 245.23 3678.51 16.00 85.93 100.70 14.77 16.00 1374.88 236.32 3781.12 17.00 72.11 84.50 12.39 17.00 1225.87 210.63 3580.71 18.00 53.88

11、 61.80 7.92 18.00 969.84 142.56 2566.08 19.00 32.56 36.40 3.84 19.00 618.64 72.96 1386.24 20.00 7.90 8.10 0.20 20.00 158.00 4.00 80.00 求和1912.65 312.38 17061.84 2877.42 34248.34 =-0.1920b=1.9860首吃水=+b=8.284尾吃水=+=9.878b.用麦卡尔法计算船舶在波峰的平衡位置取静水平衡线,作为波轴线，按照波峰在船中由邦戎曲线图上量出浸水面积,再取,即波轴线下移1m,量出浸水面积，列下式计算波轴线移动参

12、数，b。船舶在波峰上平衡位置的计算理论站号静水波面浸水面积移轴波面浸水面积3）-2)力臂系数2*5)4*5)4)*5)平方1）2）3）4）5)6)7)8)0.0 0.3 0.0 -0.3 0.0 0.0 0.0 0.0 1.0 9.6 5.7 -3.9 1.0 9.6 -3.9 -3.9 2.0 38.1 29.2 -8.9 2.0 76.2 -17.9 -35.8 3.0 73.8 60.4 -13.4 3.0 221.4 -40.2 -120.6 4.0 114.6 97.5 -17.1 4.0 458.2 -68.2 -272.8 5.0 147.8 130.3 -17.5 5.0 73

13、8.9 -87.6 -438.1 6.0 181.0 163.0 -18.0 6.0 1086.0 -108.0 -648.0 7.0 197.5 178.5 -19.0 7.0 1382.5 -133.0 -931.0 8.0 214.0 194.0 -20.0 8.0 1712.0 -160.0 -1280.0 9.0 215.8 195.8 -20.0 9.0 1942.2 -180.0 -1620.0 10.0 217.6 197.6 -20.0 10.0 2176.0 -200.0 -2000.0 11.0 208.0 188.0 -20.0 11.0 2288.0 -220.0 -

14、2420.0 12.0 198.4 178.4 -20.0 12.0 2380.8 -240.0 -2880.0 13.0 172.1 152.7 -19.4 13.0 2237.3 -252.2 -3278.6 14.0 145.8 127.0 -18.8 14.0 2041.2 -263.2 -3684.8 15.0 107.9 92.9 -15.0 15.0 1618.5 -224.6 -3368.3 16.0 70.0 58.9 -11.1 16.0 1120.0 -178.2 -2851.8 17.0 40.0 30.6 -9.4 17.0 680.0 -159.8 -2716.6

15、18.0 20.5 14.3 -6.2 18.0 369.0 -111.6 -2008.8 19.0 9.7 0.0 -9.7 19.0 184.3 -184.3 -3501.7 20.0 2.9 0.0 -2.9 20.0 58.0 -58.0 -1160.0 2385.3 -290.6 22780.1 -2890.7 -35220.8 =-0.8362b=-0.027首吃水=+b=5.5268尾吃水=+=9.2338求出平衡位置后，即可以从邦戎曲线上得到船舶处于平衡位置时的横剖面浸水面积，计算结果见下表。理论站号力臂系数静水波峰波谷横剖面浸水面积力矩函数Mi横剖面浸水面积力矩函数Mi横剖面

16、浸水面积力矩函数Mii/m2Mi/m2i/m2Mi/m2i/m2Mi/m2-1-2-3（4）=(2)*(3)-5（6）=(2)*(5)-7（8）=(2)*(7)0-1011.12 -111.20 0.00 045.00 -4501-937.24 -335.18 6.04 -54.3670.00 -6302-867.10 -536.80 30.50 -24498.00 -7843-797.30 -681.10 62.50 -437.5109.00 -7634-6124.86 -749.14 99.72 -598.32139.00 -8345-5141.28 -706.39 134.36 -671

17、.8140.00 -7006-4157.70 -630.80 169.00 -676141.00 -5647-3160.80 -482.40 183.00 -549133.50 -400.58-2163.90 -327.80 197.00 -394126.00 -2529-1161.25 -161.25 198.50 -198.5121.00 -121100158.60 0.00 200.00 0116.00 0111153.30 153.30 190.00 190116.77 116.765122148.00 296.00 180.00 360117.53 235.06133134.95 4

18、04.85 154.18 462.525118.99 356.97144121.90 487.60 128.35 513.4120.45 481.815599.83 499.13 92.98 464.875113.64 568.216677.75 466.50 57.60 345.6106.83 640.9817755.16 386.12 31.08 217.5690.70 634.918835.97 287.78 14.59 116.7268.70 549.619921.48 193.33 6.50 58.545.00 40520107.28 72.75 3.50 3520.00 20021

19、36-1474.71 2144-14812150.105-1481.7Vi=Li1234012344.412281Xb=L*Mi/i-3.99-3.99-3.98(V0-Vi)/V0-0.0008-0.000796.00E-04(Xg-Xb)/L0.00030.0003850.00052重量的分布计算由于重力曲线拟合的不可知性，在综合梯形法，阶梯型曲线，以及局部性重量的基础上得到以下重力曲线。求出的各理论站重量分布如下表：站号12345678910重量/tf300400566.8600700850850850850853站号11121314151617181920重量/tf8538538537

20、456105465004003001653剪力弯矩结果 28/28静水时剪力和弯矩计算理论站号站距中的浮力站距中的载荷剪力弯矩2）3）4）6）7）8）9）10）11）12）13）0.0 22.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 1.0 37.2 59.5 176.0 300.0 124.0 124.0 124.0 0.3 123.6 357.9 -23.1 381.0 2.0 67.1 104.3 308.8 400.0 91.2 215.1 463.0 0.7 214.5 1337.0 -46.1 1383.1 3.0 97.3 164.4 486.6 566.8 80.2 295.

21、4 973.5 1.0 294.4 2811.1 -69.2 2880.2 4.0 124.9 222.2 657.5 600.0 42.5 337.8 1606.7 1.3 336.5 4639.5 -92.2 4731.7 5.0 141.3 266.1 787.7 700.0 62.3 400.2 2344.8 1.6 398.5 6770.5 -115.3 6885.8 6.0 157.7 299.0 884.9 850.0 -34.9 365.3 3110.2 2.0 363.3 8980.7 -138.3 9119.1 7.0 160.8 318.5 942.7 850.0 -92

22、.7 272.6 3748.1 2.3 270.3 10822.7 -161.4 10984.1 8.0 163.9 324.7 961.0 850.0 -111.0 161.6 4182.3 2.6 159.0 12076.5 -184.5 12261.0 9.0 161.3 325.2 962.3 850.0 -109.3 52.3 4396.2 2.9 49.3 12694.1 -207.5 12901.6 10.0 158.6 319.9 946.7 853.0 -93.7 -41.4 4407.1 3.3 -44.6 12725.6 -230.6 12956.1 11.0 153.3

23、 311.9 923.1 853.0 -70.1 -111.5 4254.2 3.6 -115.1 12284.1 -253.6 12537.7 12.0 148.0 301.3 891.8 853.0 -38.8 -150.3 3992.4 3.9 -154.2 11528.2 -276.7 11804.9 13.0 135.0 283.0 837.4 853.0 -87.4 -237.7 3604.5 4.2 -241.9 10407.9 -299.7 10707.7 14.0 121.9 256.9 760.2 750.0 -150.2 -387.9 2978.9 4.6 -392.5

24、8601.5 -322.8 8924.3 15.0 99.8 221.7 656.2 610.0 -46.2 -434.1 2156.8 4.9 -439.0 6227.8 -345.9 6573.7 16.0 77.8 177.6 525.6 546.0 20.4 -413.7 1309.0 5.2 -418.9 3779.6 -368.9 4148.6 17.0 55.2 132.9 393.4 500.0 106.6 -307.1 588.2 5.5 -312.6 1698.4 -392.0 2090.3 18.0 36.0 91.1 269.7 400.0 130.3 -176.8 1

25、04.3 5.9 -182.7 301.2 -415.0 716.2 19.0 21.5 57.5 170.0 300.0 130.0 -46.8 -119.4 6.2 -53.0 -344.6 -438.1 93.4 20.0 14.6 36.0 106.7 160.0 53.3 6.5 -159.7 6.5 0.0 -461.1 -461.1 0.0 波峰时剪力和弯矩计算理论站号2）3）站距中的浮力站距中的船舶重力站距中的载荷剪力弯矩4）6）7）8）9）10）11）12）13）0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0 0.0 0.0 1.0 6.0 6.0 17.9 300.0 282.

26、1 282.1 282 -0.4 282.6 815 -35 849 2.0 30.5 36.5 108.1 400.0 291.9 574.0 1138 -0.9 574.8 3287 -69 3356 3.0 62.5 93.0 275.3 566.8 291.5 865.5 2578 -1.3 866.8 7443 -104 7547 4.0 99.7 162.2 480.1 600.0 119.9 985.4 4429 -1.7 987.1 12788 -139 12926 5.0 134.4 234.1 692.8 700.0 7.2 992.6 6407 -2.2 994.8 18

27、499 -173 18673 6.0 169.0 303.4 897.9 850.0 -47.9 944.8 8344 -2.6 947.4 24093 -208 24301 7.0 183.0 352.0 1041.8 850.0 -191.8 752.9 10042 -3.0 756.0 28995 -243 29238 8.0 197.0 380.0 1124.7 850.0 -274.7 478.3 11273 -3.5 481.7 32551 -277 32828 9.0 198.5 395.5 1170.6 850.0 -320.6 157.7 11909 -3.9 161.6 3

28、4387 -312 34699 10.0 200.0 398.5 1179.4 853.0 -326.4 -168.7 11898 -4.3 -164.4 34355 -347 34702 11.0 190.0 390.0 1154.3 853.0 -301.3 -470.0 11259 -4.8 -465.2 32511 -381 32892 12.0 180.0 370.0 1095.1 853.0 -242.1 -712.1 10077 -5.2 -706.9 29097 -416 29513 13.0 154.2 334.2 989.1 853.0 -136.1 -848.1 8517

29、 -5.7 -842.5 24592 -451 25043 14.0 128.4 282.5 836.2 750.0 -86.2 -934.3 6734 -6.1 -928.2 19445 -485 19931 15.0 93.0 221.3 655.1 610.0 -45.1 -979.4 4821 -6.5 -972.9 13919 -520 14439 16.0 57.6 150.6 445.7 546.0 100.3 -879.0 2962 -7.0 -872.1 8553 -555 9108 17.0 31.1 88.7 262.5 500.0 237.5 -641.5 1442 -

30、7.4 -634.1 4163 -589 4752 18.0 14.6 45.7 135.2 400.0 264.8 -376.7 423 -7.8 -368.9 1223 -624 1847 19.0 6.5 21.1 62.4 300.0 237.6 -139.1 -92 -8.3 -130.8 -267 -659 392 20.0 3.5 10.0 29.6 160.0 130.4 -8.7 -240 -8.7 0.0 -694 -694 0 波谷时剪力和弯矩计算站号站距中的浮力站距中的船舶重力站距中的载荷剪力弯矩2）3）4）5）6）7）8）9）10）11）12）13）0.0 45.0

31、0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 1.0 70.0 115.0 340.4 300.0 -40.4 -40.4 -40.4 0.3 -40.7 -117 8 -124 2.0 98.0 168.0 497.2 400.0 -97.2 -137.6 -218.3 0.7 -138.2 -630 15 -646 3.0 109.0 207.0 612.7 566.8 -45.9 -183.4 -539.4 1.0 -184.4 -1557 23 -1581 4.0 139.0 248.0 734.0 600.0 -134.0 -317.4 -1040.3 1.3 -318.7 -3004 3

32、1 -3035 5.0 140.0 279.0 825.8 700.0 -125.8 -443.2 -1800.9 1.6 -444.8 -5200 39 -5239 6.0 141.0 281.0 831.7 850.0 18.3 -424.9 -2669.0 2.0 -426.8 -7707 46 -7753 7.0 133.5 274.5 812.4 850.0 37.6 -387.3 -3481.2 2.3 -389.6 -10052 54 -10106 8.0 126.0 259.5 768.0 850.0 82.0 -305.3 -4173.8 2.6 -307.9 -12052

33、62 -12114 9.0 121.0 247.0 731.0 850.0 119.0 -186.4 -4665.6 2.9 -189.3 -13472 70 -13541 10.0 116.0 237.0 701.4 853.0 151.6 -34.8 -4886.8 3.3 -38.1 -14111 77 -14188 11.0 116.8 232.8 688.9 853.0 164.1 129.3 -4792.4 3.6 125.7 -13838 85 -13923 12.0 117.5 234.3 693.4 853.0 159.6 288.8 -4374.3 3.9 284.9 -1

34、2631 93 -12724 13.0 119.0 236.5 700.0 853.0 153.0 441.8 -3643.7 4.2 437.6 -10521 101 -10622 14.0 120.5 239.4 708.7 750.0 41.3 483.1 -2718.8 4.6 478.6 -7851 108 -7959 15.0 113.6 234.1 692.8 610.0 -82.8 400.3 -1835.4 4.9 395.4 -5300 116 -5416 16.0 106.8 220.5 652.5 546.0 -106.5 293.8 -1141.3 5.2 288.6

35、 -3296 124 -3419 17.0 90.7 197.5 584.6 500.0 -84.6 209.1 -638.4 5.5 203.6 -1844 132 -1975 18.0 68.7 159.4 471.8 400.0 -71.8 137.4 -291.9 5.9 131.5 -843 139 -982 19.0 45.0 113.7 336.5 300.0 -36.5 100.8 -53.7 6.2 94.7 -155 147 -302 20.0 20.0 65.0 192.4 160.0 -32.4 6.5 53.6 6.5 0.0 155 155 0 浮力、载荷分布图及剪

36、力弯矩分布图如下：重力曲线（二）总纵强度计算一、计算依据1.参考图纸和计算书（1）基本结构图（2）典型剖面图（3）肋骨型线图（4）剪力弯矩计算书（5）船底板架局部强度计算书2.计算载荷（由于计算时波峰大于波谷，取波峰进行计算）计算弯矩：波峰M(中拱)=38436tf·m计算剪力：波峰M(中拱)=1195.7tf3.船体材料计算剖面的所有构件采用低碳钢材，屈服极限2352kgf/cm2。4.许用应力（1）总纵弯曲许用应力=0.5=1176kgf/cm2（2）总纵弯曲与板架局部弯曲和应力的许用应力a)在板架跨中=（kg/cm2）1528.8kgf/cm2b)在舱壁处=s（kg/cm2）2

37、352kgf/cm2二、总纵弯曲正应1.总纵弯曲正应力的第一次近似计算构件编号构件名称构件尺寸构件剖面面积cm2参考轴距基线5m静力矩/cm2*m惯性矩构件自身惯性矩距中和轴的距离中拱总纵弯曲应力中垂总纵弯曲应力1）2）3）4）5）6）7）8）9）10）11）1舱口围板300*1349.797.3363.5 2653.3 0.0 7.73 102.2 -37.7 2纵舱壁板2100*183786.252362.5 14765.6 138.9 6.68 88.3 -32.6 3纵舱壁板2900*154353.751631.3 6117.2 304.9 4.18 55.2 -20.4 4纵舱壁板3

38、400*82720.6163.2 97.9 262.0 1.03 13.6 -5.0 5纵舱壁板2400*9216-2.3-496.8 1142.6 103.7 -1.87 -24.8 9.2 6内底板8250*11907.5-3.5-3176.3 11116.9 0.0 -3.07 -40.7 15.0 7中桁材0.5（1500*12）90-4.25-382.5 1625.6 16.9 -3.82 -50.6 18.7 8外底板8250*151237.5-5-6187.5 30937.5 0.0 -4.57 -60.5 22.3 9舭列板2355*15353.25-4.25-1501.3 6

39、380.6 163.3 -3.82 -50.6 18.7 10舷侧板5800*15870-0.6-522.0 313.2 2438.9 -0.17 -2.3 0.9 11舷顶列板2900*287843.752940.0 11025.0 569.1 4.18 55.2 -20.4 12上甲板1500*284205.22184.0 11356.8 0.0 5.63 74.4 -27.5 13舱口围板加强筋160*8*232.46.2414202.2 1262.1 0.0 6.67 88.2 -32.6 14上甲板纵骨300*25755.05378.8 1912.7 0.6 5.48 72.4 -2

40、6.7 15抗扭箱纵骨200*20*2804.475358.0 1602.1 0.0 4.90 64.8 -23.9 16舷侧纵骨160*8*464.83.3875219.5 743.6 0.0 3.81 50.4 -18.6 17A平台板1500*91352.3310.5 714.2 0.0 2.73 36.1 -13.3 18B平台板1500*8120-1.1-132.0 145.2 0.0 -0.67 -8.9 3.3 19内底板1500*12180-3.5-630.0 2205.0 0.0 -3.07 -40.7 15.0 20旁桁材1500*12*3540-4.25-2295.0 9

41、753.8 101.3 -3.82 -50.6 18.7 21内底纵骨220*10*9204.93-3.588-735.3 2638.2 1.3 -3.16 -41.8 15.4 22外底纵骨240*10*9292.41-4.912-1436.3 7055.2 1.7 -4.49 -59.3 21.9 23500*20+250*15137.51.432196.9 282.0 0.2 1.86 24.6 -9.1 24中纵桁材2100*15+3156.251968.8 12304.7 115.8 6.68 88.3 -32.6 250*1537.57.3273.8 1998.4 0.0 7.73

42、 102.2 -37.7 250*1637.55.2195.0 1014.0 5.63 74.4 -27.5 25中纵桁材纵骨160*8*232.46.6213.8 1411.3 0.0 7.03 92.9 -34.3 8297.48-3533.33 142574.6 4218.30 计算中取比较轴距基线5处。中和轴距比较轴距离 中和轴距基线为4.58m。剖面对水平中和轴的惯性矩剖面上的应力 （各构件应力见下列计算）2欧拉应力计算1)板的欧拉应力计算a)纵骨架式板格 (四边自由支持)按下式计算计算见下表。构件名称编号板长边板短边板厚度（100t/b)2板的临界应力船底板866.751.55.049867441403.9893953内底板666.751.12.71570649217.2565192上甲板板121502.83.484444444278.7555556b)横骨架式板格(四边自由支持)按下式计算计算见下表。构件名称编