船舶强度讲座(杨永谦)

1、船舶结构设计与强度计算,杨永谦 2008年10月,目 录,1.当代船舶技术的发展 2.船舶结构设计的发展-直接设计法 3.CCS规范内河船强度计算示例 4.CCS规范海船强度计算示例 5.共同规范对无限航区海船强度计算要求 6.散货船共同规范计算示例 7.船舶波浪载荷预报 注：5.,6.和7.见另外的.PPT文件,当代船舶技术的发展,船 舶 的 种 类,常规排水型运输船,散货船、油船、集装箱船 三大主体系列船型。 液化气船(LPG、LNG)、化学品船、 滚装船、自卸船、海洋调查探测船、 浮式储油船、豪华客船等。,三大主体系列船型之一 散货船,巴拿马型散货船 （江南厂 七OOOO吨）,三大主体系

2、列船型之一, 原油船,三大主体系列船型之一 集装箱船,6690TEU (1998, IHI),L=299.9m, W=42.8m, D=19.5m, T=14m,种类繁多的单体排水型船舶 半冷半压式液化气船,（江南厂 四二OO立方米）,种类繁多的单体排水型船舶液化石油气船（LPG）,种类繁多的单体排水型船舶 球罐型液化天然气船(LNG),种类繁多的单体排水型船舶薄膜型液化天然气船(LNG),种类繁多的单体排水型船舶 化学品/成品油船,（江南厂 一三七OO吨）,我国建造的新船型,45000吨化学品船 (大连造船厂）,种类繁多的单体排水型船舶 RORO 船,我国建造的新船型,12300吨 Ro-R

3、o 船 (大连造船厂）,种类繁多的单体排水型船舶 汽车滚装船,江南厂 （二四OOO吨）,我国建造的新船型,种类繁多的单体排水型船舶 汽车专用船,种类繁多的单体排水型船舶 木材专用船,种类繁多的单体排水型船舶 矿炭两用船,种类繁多的单体排水型船舶 重型机械装载船,种类繁多的单体排水型船舶 甲板载重船,种类繁多的单体排水型船舶 浮式储油船,江南厂（ 六八五OO吨）,种类繁多的单体排水型船舶 多用途海洋工作船（VS468),我国建造的新船型 （大连造船厂）,种类繁多的单体排水型船舶 豪华旅游船,种类繁多的单体排水型船舶 豪华旅游船,挪威太阳号 2001年8月31日 交船,排水量 78309 总吨，长

4、 258m,我国在建的新船型,超大型原油船,军用船舶技术导弹驱逐舰,美国伯克级导弹驱逐舰,军用船舶技术核动力航空母舰,美国 卡尔文森号(1982),军用船舶技术核动力航空母舰美国 Stennis (CVN-74)号 (1998年服役),高速操纵性试验 加州海面，2001年4月20日,军用船舶技术航空母舰（新方案） CVN77 尼米兹级和CVNX级的过渡新动力系统、隐身技术,英未来型FSC隐身舰,瑞典隐身舰 VISBY CLASS已在2001年服役，一共建造六艘,世纪之交的隐身水面舰艇,美国隐身舰 ZUMWALT DD21 一万吨级，集成电力推进，舰地导弹,美国“海狼”(SSN-21)核潜艇水下

5、8060t, 潜深610m, L/B=8.3 , 航速 35kn 总声级 122dB(低速)130dB(航速20kn),八个 660mm 鱼雷管 携 50枚 M-48鱼雷 或导弹,美国 VIRGINIA (NSSN-774)核潜艇7300t，L=114.9m，L/B=11，V=28kn耐压壳外12个巡航导弹垂直发射筒8具533mm鱼雷/反舰导弹发射管(26枚),潜艇隐身技术现状,美国新概念隐身潜器,高速单体船(排水/水翼)汽车渡船,比利时 F. G. Lorca 号，200车/800客，38kn，2001年,浮力型高速单体船超细长体高速单体船,日本住友重工1993年 技术方案 卵形水下剖面 载

6、货1000t 航速50kn 推进动力超导电机,浮力型高速单体与多体船 小水线面双体船SWATH,KAIMALINO 号 1973年，世界上第一艘,浮力型高速船 小水线面双体船 SWATH,NAVETECHI (美国),浮力型高速船 小水线面双体船SWATH,TAGOS ,19,浮力型高速船 我国第一艘 SWATH (220吨),海关监管艇 (二年),浮力型高速船 斜支柱小水线面双体船 560t,隐身试验艇“海幽灵”号 (美国 一九九三年),浮力型高速船 多用途高速四体船 SLICE,消波船型的前后体布置形式 横跨抗扭箱的布置方式,浮力型高速船,TRITON (英国) (二年),世纪之交的多体舰

7、艇 英国三体舰（应用方案）,水动升力型高速船及水翼船,自控双水翼船,水动升力型高速船及水翼型复合船,有义波高 6m 航速 45kn 附加波浪阻力系数 仅0.2,21世纪高速水翼型复合船,XTW-4 地效翼船 (1999) 我国的海上试验与实用艇,空气动力型高速船掠海地效翼船俄“雌鹞”型导弹攻击艇 (400吨级 ),船舶结构设计的发展直接设计法,设计技术大规模更新,按规范设计 与计算机技术相结合: “直接设计方法”,船体结构设计方法一直在改进,船体结构初步设计,结构有限元分析,强度评估 屈服准则 屈曲准则 疲劳准则,设计载荷 对强度 对屈曲 对疲劳,结构加强的建议 板厚 面板尺寸 纵梁布置,主要

8、构件尺度的更改,动载荷分析 船舶运动 船舶加速度 水动力压力,结构最终设计,舱内液体运动 分析 (晃荡载荷),针对液体晃荡的 结构加强建议 板厚 加强筋尺寸,船级社规范,Advanced Design Method,先进设计方法,(Design by Rule), From Rule Fomula,to Direct Calculation (Design by Analysis),从用规范公式,(规范设计),发展为直接计算,(分析设计), Improved,Buckling Damage, Decreased 屈曲破坏减少了。 even though thinner stiffened pa

9、nel,Fatigue Damage 由于各种焊接结构 Not decreased yet 的多样性 due to complicated 和复杂性， phenomena under 疲劳破坏未减少。 various welded structure,改进之处：,使加筋板更薄，,用NASTRAN 作结构分析,直接设计法对船舶力学的需求,直接设计法的核心是对外载荷和结构破坏机理的了解并能作出正确的预报，这正是船舶力学的范畴。,当代船舶结构力学的主要内容, 环境条件 载荷 准静态结构响应(强度、稳定性) 动态响应 极限强度 疲劳与断裂 设计原理与准则 设计方法,(1) 环境与载荷,在设计阶段“合理

10、”地预估在波浪上的船舶承受的载荷 船舶设计的基础 舰船更须在汹涌海浪中航行 合理地描述环境、评估载荷悠关重要。,(2) 结构强度,主要研究范围：在已知载荷下的强度分析 及结构的极限承载能力 1) 强度分析 ： 有限元分析方法：结构有限元分析模型与分析技术广泛的应用。 载荷/强度分析相结合的“直接分析方法”,载荷/强度分析相结合的 直接分析方法,(2) 结构强度,2) 极限承载能力评定 预测在超负荷（包括事故载荷）作用下，船体结构及其部件因屈曲(失稳)、屈服和大变形引起的延性塌垮状况。,(3) 疲劳与断裂,世界上主要船级社都给出了 船舶结构疲劳评估的规则与指南。,总 结 船舶结构设计的发展是直接

11、设计法， 直接设计法对造船工作者提出了更高的要求。,CCS规范内河船强度计算示例,渝申300箱集散两用标准船弯曲强度与扭转强度计算,中 国 船 级 社钢质内河船舶建造规范(2009),适用于航行于内河水域船长大于或等于20m和小于或等于140m的焊接结构钢质民用船舶。 总纵弯曲强度校核 下面以大开口集装箱船为例说明总纵弯曲强度与扭转强度计算内容与衡准 渝申300箱集散两用标准船 长江A级 总纵强度计算书,一. 概况 用途 : 装载集装箱 主尺度及主要参数 计算工况数.LL= 20 航行工况数.Ls= 4 计算船长.Lc= 102.10 m 两柱间长.Lp= 102.10 m 型宽.B1= 17

12、.20 m 型深.Dm= 5.20 m 设计吃水.d = 4.00 m 方形系数.Cb= 0.860 水线面系数.Cw= 0.935 货舱口宽度.b = 12.700 m 货舱口长度.Lh= 75.60 m 舱壁间距.Lbh 75.60 m 本船不设置舱口盖 甲板大开口尺度比 b / B1 = 0.738 Lh / Lbh =1.000 船舶主尺度比 L / D = 19.635 B / D = 3.308,二.计算依据 1 提供的图纸资料(图号:总布置图CGY480-100-03,线型图CGY480-100-04，基本结构图 CGY480-110-03，横剖面图CGY480-110-04，重

13、量分布资料) 2 中国船级社:内河船舶计算软件(Compass) 3 中国船级社:钢质内河船舶建造规范（2009）,三.总纵弯曲外力计算 1.计算工况及重量分布 工况 装载状况 总重量(t) 重心距舯(m) No. 1 满载出港（4+1） 6080.07 -0.5995 No. 2 满载到港（4+1） 6007.17 -0.4744 No. 3 满载出港（平均） 6079.93 -0.9063 No. 4 满载到港（平均） 6007.03 -0.7849 No. 5 首1/4装载（4+1） 2510.17 12.0065 No. 6 首1/4卸载（4+1） 2437.27 12.6919 No

14、. 7 首2/3装载（4+1） 4491.59 8.1502 No. 8 首2/3卸载（4+1） 4418.69 8.4646 No. 9 尾1/4装载（4+1） 2510.46 -15.0250 No.10 尾1/4卸载（4+1） 2437.56 -15.1482 No.11 尾2/3装载（4+1） 4494.38 -9.7575 No.12 尾2/3卸载（4+1） 4421.48 -9.7385 No.13 首1/4装载（平均） 3205.47 6.7303 No.14 首1/4卸载（平均） 3132.57 7.1408 No.15 首2/3装载（平均） 4803.52 5.5856 No

15、.16 首2/3卸载（平均） 4730.62 5.8397 No.17 尾1/4装载（平均） 3205.91 -10.2825 No.18 尾1/4卸载（平均） 3133.01 -10.2680 No.19 尾2/3装载（平均） 4803.97 -7.8847 No.20 尾2/3卸载（平均） 4731.07 -7.8381,分站重量(t) (略) 静水切力包络线值 静水弯矩包络线值 站距 Fs Ms No (KN) (KN-M) 0 0.00 0.00 1 1099.62 3004.22 2 1950.15 10702.83 3 2759.65 22745.93 4 3003.97 3770

16、5.19 5 3012.44 53123.44 6 3673.66 67953.84 7 3604.57 80959.26 8 4121.15 91137.16 9 2750.84 97771.94 10 1657.52 100000.63 11 2594.66 96746.56 12 3741.50 87259.05 13 3893.44 70945.65 14 4867.95 54992.64 15 3508.46 47680.54 16 2509.86 38870.91 17 2455.93 28047.13 18 2498.57 15104.95 19 1600.81 4397.32

17、20 0.01 0.00,2. 垂直波浪附加弯矩(按32.2.4.5) Mw(+)=a*Khog*L2*B*Kcb= 58937.52 kN-m Mw(-)=-a*Ksag*L2*B = -64832.81 kN-m 式中 L = 102.10 m B = 17.20 m Kcb=0.404+0.612*Cb+0.116*Cb2= 1.016 Khog=(83.0+6.95L-0.045L2).10-3= 0.323 Ksag=(367.0+3.01L-0.03L2).10-3= 0.362 a=1.0 A级航区;a=0.45 B级航区;a=0.07 c级航区 波浪附加弯矩Mw值沿船长分布见3

18、图2.2.4.5。,3. 垂直波浪附加切力(按32.2.4.6) Fw()=aF*K1*K2*L*B= 1880.48 kN Fw()=aF*K1*L*B= -2022.02 kN 式中 L = 102.10 m B = 17.20 m FK1=(1423.0+7.55*L-0.1*L*2)*10-3= 1.151 FK2=0.5+0.5*Cb= 0.930 当Cb0.6,取Cb=0.6 a=1.0 A级航区;a=0.45 B级航区;a=0.07 c级航区 波浪附加切力Fw值沿船长分布见3图2.2.4.6。,4. 波浪扭矩(按32.2.5.2) MT=a*KT*L*B3*(1.75+1.5*Z

19、s/D)= 40979.3047 kN-m 式中 KT=(0.88L-0.0051L2-2.8).10(-3)=0.03388 d =4.000 m Zs=2.003 m D =5.200 m a=1.0 A级航区；a374L-1.482 B级航区;a0.04L0.366 C级航区 波浪扭矩MT按下式分布: MT(X)=MT*COS(PI*X/L) kN-m 5. 货物扭矩(按32.2.5.3) MTc=15.7*B*Nb*Nt= 6751.0000 kN-m 式中 B= 17.20 m Nb= 5 Nt= 5 MTc在船长两端为零,由两端向船中按直线分布,波浪合成切力包络线值 波浪合成弯矩包

20、络线值 波浪扭矩和货物扭矩 站距 Fw+Fs Mw+Ms MT MTC No (KN) (KN-M) (KN-M) (KN-M) 0 0.00 0.00 0.00 0.00 1 1280.48 9737.56 1002.84 675.10 2 1622.11 18640.67 3913.18 1350.20 3 3512.93 26407.73 8446.14 2025.30 4 3411.58 42530.75 14158.00 2700.40 5 2672.44 55957.83 20489.65 3375.50 6 2419.29 65125.88 26821.31 4050.60 7

21、1783.18 72093.25 32533.17 4725.70 8 1319.78 80252.38 37066.13 5400.80 9 913.33 80209.76 39976.47 6075.90 10 401.60 79440.57 40979.30 6751.00 11 865.37 78408.66 39976.47 6075.90 12 1346.57 77129.78 37066.12 5400.80 13 1781.18 75755.02 32533.16 4725.70 14 2224.98 65379.23 26821.30 4050.60 15 2221.61 5

22、5185.82 20489.65 3375.50 16 2161.34 45138.43 14158.00 2700.40 17 2623.14 34142.91 8446.13 2025.30 18 1959.67 21685.31 3913.17 1350.20 19 1012.30 10187.10 1002.83 675.10 20 0.01 0.00 0.00 0.00,四、码头装卸及静水工况时的强度和屈曲校核 1. 强度校核 (按32.2.4.7) 1.1 应力计算 应力计算公式 s=Ms/W103 N/mm2 1.2 校核剖面 剖面号 No1 No2 No3 No4 No5 No

23、6 No7 肋位号 26# 28# 52# 87# 119# 152# 154# 1.3 应力计算 单位: W-cm3 I-cm4 M-kN-m -N/mm2,计算剖面号 No1 No2 No3 No4 No5 No6 No7 节点号 4 4 7 11 15 19 19 剖面模数 甲板Wd 896946.20 1454648.22 1467448.03 1467448.03 1467448.03 1454170.94 867389.79 船底Wb 867902.95 1705070.83 1782572.08 1782572.08 1782572.08 1684382.53 976511.90

24、 顶板Wh - 1072455.78 1086500.26 1086500.26 1086500.26 1070556.43 - 静水弯矩 Ms 21648.96 21648.96 65687.88 99913.32 59430.11 18755.63 18755.63 静水应力 甲板Nd137 24.14 14.88 44.76 68.09 40.50 12.90 21.62 船底Nb137 24.94 12.70 36.85 56.05 33.34 11.14 19.21 顶板Nh175 - 20.19 60.46 91.96 54.70 17.52 - 本船码头装卸及静水工况时的应力指标

25、满足CCS规范的要求.,2. 屈曲强度校核(按32.2.6) 2.1 甲板板、船底板、甲板纵骨和船底纵骨屈曲强度校核 屈服极限 y235 N/mm2 甲板板最大压应力 d=|Msmax|/Wd103 N/mm2 船底板最大压应力 b=|Msmax|/Wb103 N/mm2 欧拉应力 e=76(100*tb/s)2 N/mm2 ey/2 时 临界力cr=e ey/2 时 临界力cr=y(1-y/(4*e) 板屈曲校核： 构件 压应力 欧拉应力e 许用临界应力cr 压应力/临界应力 甲板板 68.09 984.96 220.98 0.31 船底板 56.05 177.91 157.40 0.36

26、纵骨屈曲校核： 构件 压应力 欧拉应力e 许用临界应力cr 压应力/临界应力 甲板纵骨 68.09 1483.93 167.18 0.41 船底纵骨 56.05 892.26 162.61 0.34 本船屈曲强度满足CCS规范的要求。,3. 剪切强度校核(按32.2.4.11) 3.1 静水切力计算 FWmax 4121.15 kN FHmax 4867.95 kN i=Ki*i*|Fmax|*S/(I*(t)*2)*102 N/mm2 舷侧外板和内舷板的剪切许用应力:=80 N/mm2 计算剖面号 52# 119# 剪切应力 剪切应力 舷侧外板 24.14 20.44 内舷板 34.49 2

27、9.20 本船剪切稳定性校核满足CCS规范的要求。,4. 舷侧外板、内舷板及纵舱壁板剪切屈曲校核(32.2.6.5) 4.1 剪切欧拉应力 e=18.54*K*(100tb/s)2 N/mm2 式中 tb为扣除腐蚀后的厚度 y=y/(3*0.5)=135.68N/mm2 ey/2 时 临界力cr=e ey/2 时 临界力cr=y(1-y/(4*e) 计算剖面号 52# 119# 舷侧外板 内舷板 纵舱壁板 舷侧外板 内舷板 纵舱壁板 欧拉应力e 245.15 245.15 - 258.30 258.30 - 临界应力cr 116.91 116.91 - 117.86 117.86 - /cr

28、0.21 0.30 - 0.17 0.25 - 本船舷侧外板及内舷板剪切屈曲校核满足CCS规范的要求。,五、航行工况时的波浪合成应力和屈曲校核 1. 波浪合成应力强度校核 1.1 波浪合成应力计算(按32.2.4.9) 波浪合成应力 w=(Ms+Mw)/W103 N/mm2 1.2 校核剖面 剖面号 No1 No2 No3 No4 No5 No6 No7 肋位号 26# 28# 52# 87# 119# 152# 154# 1.3 应力计算 单位: W-cm3 I-cm4 M-kN-m -N/mm2,计算剖面号 No1 No2 No3 No4 No5 No6 No7 节点号 4 4 7 11

29、15 19 19 剖面模数 甲板Wd 896946.20 1454648.22 1467448.03 1467448.03 1467448.03 1454170.94 867389.79 船底Wb 867902.95 1705070.83 1782572.08 1782572.08 1782572.08 1684382.53 976511.90 顶板Wh - 1072455.78 1086500.26 1086500.26 1086500.26 1070556.43 - 波浪合成弯矩 Mv 25700.25 25700.25 63725.08 79470.70 68265.35 25199.3

30、1 25199.31 波浪合成应力 甲板wd157 28.65 17.67 43.43 54.16 46.52 17.33 29.05 船底wb157 29.61 15.07 35.75 44.58 38.30 14.96 25.81 顶板wh195 - 23.96 58.65 73.14 62.83 23.54 - 本船航行工况时的波浪合成应力指标满足CCS规范的的要求.,2. 屈曲强度校核(按32.2.6) 2.1 甲板板、船底板、甲板纵骨和船底纵骨屈曲强度校核 屈服极限 y235 N/mm2 甲板板最大压应力 d=|Ms+Mw|/Wd103 N/mm2 船底板最大压应力 b=|Ms+Mw

31、|/Wb103 N/mm2 欧拉应力 e=76(100*tb/s)2 N/mm2 ey/2 时 临界力cr=e ey/2 时 临界力cr=y(1-y/(4*e) 板屈曲校核： 构件 压应力 欧拉应力e 许用临界应力cr 压应力/临界应力 甲板板 54.16 984.96 220.98 0.25 船底板 44.58 177.91 157.40 0.28 纵骨屈曲校核： 构件 压应力 欧拉应力e 许用临界应力cr 压应力/临界应力 甲板纵骨 54.16 1482.42 167.18 0.32 船底纵骨 44.58 950.07 163.31 0.27 本船屈曲强度满足CCS规范的要求。,3. 剪切

32、强度校核(按32.2.4.11) 3.1 波浪合成切力计算 FMmax 3512.93 kN FM2max 2623.14 kN i=Ki*i*|Fmax|*S/(I*(t)*2)*102 N/mm2 舷侧外板和内舷板的剪切许用应力:=91 N/mm2 计算剖面号 52# 119# 剪切应力 剪切应力 舷侧外板 15.31 19.97 内舷板 21.87 28.53 本船剪切稳定性校核满足CCS规范的要求。,4. 舷侧外板、内舷板及纵舱壁板剪切屈曲校核(32.2.6.5) 4.1 剪切欧拉应力 e=18.54*K*(100tb/s)2 N/mm2 式中 tb为扣除腐蚀后的厚度 y=y/(3*0

33、.5)=135.68 N/mm2 ey/2 时 临界力cr=e ey/2 时 临界力cr=y(1-y/(4*e) 计算剖面号 52# 119# 舷侧外板 内舷板 纵舱壁板 舷侧外板 内舷板 纵舱壁板 欧拉应力e 177.12 177.12 - 198.12 198.12 - 临界应力cr 109.70 109.70 - 112.45 112.45 - /cr 0.14 0.20 - 0.18 0.25 - 本船舷侧外板及内舷板剪切屈曲校核满足CCS规范的要求。,六. 弯扭组合应力强度校核(32.2.5.4) 6.1 波浪合成应力 v=(Ms+Mw)/W103 N/mm2 弯扭组合应力 c=v+

34、 N/mm2 6.2 校核剖面 剖面号 No1 No2 No3 No4 No5 No6 No7 肋位号 26# 28# 52# 87# 119# 152# 154# 6.3 应力计算 单位: W-cm3 I-cm4 M-kN-m -N/mm2 计算剖面号 No1 No2 No3 No4 No5 No6 No7 节点号 4 4 7 11 15 19 19 波浪合成应力 甲板wd 28.65 17.67 43.43 54.16 46.52 17.33 29.05 船底wb 29.61 15.07 35.75 44.58 38.30 14.96 25.81 翘曲应力 甲板 5.76 64.95 43

35、.68 1.93 35.85 58.38 3.25 船底 6.29 71.11 51.05 2.25 41.90 62.36 4.12 弯扭合成应力 甲板cd157 34.41 82.62 87.10 56.08 82.37 75.71 32.30 船底cb157 35.90 86.18 86.79 46.83 80.20 77.32 29.92 本船弯扭合成应力指标满足CCS规范的的要求.,6.4 扭转变形及舱口对角线伸长(按38.2.3.1) 大开口范围内平均扭转角 ANG.=(ANG.(19)-ANG.( 4)/Lh*57.3 deg/m =0.012188 deg/m 舱口对角线伸长

36、D=SQR(W1+W2+l)2+(b1+b2+B1)2) Do=SQR(l2+B12) 对角线伸长 D-Do= 15.020 mm 本船不设置舱口盖,按CCS规范的规定本条不作要求。,七. 基本剖面模数校核（按32.2.2.1及8.2.1） 规范要求的甲板、船底剖面模数 W0 =Ki*a*K1*K2*L*B*D= 10065.18 cm2-m 本船航区系数a= 1.000 K1=0.303L0.3+36.2/L+0.628=0.9404 K2=2.44-2.89*Cb+1.4*Cb2=0.9950 Ki=1.1780 甲板剖面模数 Wd= 14674.48 cm2-m 船底剖面模数 Wb= 1

37、7825.72 cm2-m 船舶舯剖面模数满足CCS规范的要求(WdW0,WbW0). 规范要求舯剖面惯性矩 I0=3.0*W0*L*10-2= 26171.18 cm2-m2 船舶舯剖面惯性矩 I = 41853.05 cm2-m2 船舶舯剖面惯性矩满足CCS规范的要求(II0).,结论 本船总纵弯曲应力满足CCS规范的要求。 本船甲板与船底板屈曲强度满足CCS规范的要求。 舷侧外板及内舷板剪切稳定性校核满足CCS规范的要求。 舷侧外板及内舷板的剪切应力满足CCS规范的要求。 船舶舯剖面模数满足CCS规范的要求(WdW0或WbW0)。 船舶舯剖面惯性矩满足CCS规范的要求(II0)。,内河船

38、局部强度计算示例,3000t沥青船改甲板船 局部强度计算书 长江A级 二、有限元计算模型 1 取船中部货舱区#67#147，即1/2+1+1/2舱段，采用三维有限元模型进行计算。坐标系 ：X沿船长方向向首为正，Y向左舷为正，Z向上为正，右手法则，坐标原点取在#67纵中剖面处。 由于有中纵槽型舱壁，所以结构不对称于中纵剖面，故模型化全部左右舷舱段结构。 有限元网格划分：沿船体纵向按肋距划分，沿船体横向按纵骨间距划分。 船底板、内底板、船侧板、内舷板、甲板板、纵横槽型舱壁板及实肋板、纵桁材等高腹板用Shell63单元离散，计及实肋板开口，开口加强材等用Link8单元离散，纵骨、肋骨等用Beam18

39、8单元离散，共划分成38278个节点，50036个单元，有229668个自由度。实肋上开孔按钢质内河船舶建造规范(2008)的规定，用删除开孔区单元的办法处理。 有限元离散图见图1。,图1 舱段有限元模型,2、边界条件 在模型端面#67和#147的剖面形心处各创建一个刚性节点n1,n2，它与端面上各纵向构件的节点用CERIG命令连接形成刚性面 然后约束#67端面形心刚性节点n1的Ux=0、Uy=0、Uz=0和ROTX=0 、ROTZ=0。约束#147端面形心刚性节点n2的 Uy=0、Uz=0和ROTX=0 、ROTZ=0。边界条件，见图2。 三、计算工况 计算工况： 工况1：满载波浪中垂 工况

40、2：满载波浪中拱,图2 边界条件,四、计算载荷 1工况1：满载波浪中垂 按A级波高hW=2.5 m,斜浪使波长等于船长，采用余弦波按吃水d=3.7m计算得到各站波面高度，然后用Excel程序拟合波面曲线,见图3（1）,得到67147范围的波面方程：,图3（1） 67147范围波面中垂曲线,沿船长的舷外水压力：q(x) = 9.81e-6 z(x) N/mm2 式中： =1.0 t/m3 舷侧水压力：按线性分布。 货载量：W =3838 t，平均施加到货舱区的甲板板上， p = 39.842e-3 N/mm2 式中：A为货舱区的甲板面积,2工况2：满载波浪中拱 按A级波高hW=2.5 m,斜浪使

41、波长等于船长，采用余弦波按吃水d=3.7m计算得到各站波面高度，然后用Excel程序拟合波面曲线,见图3（2）,得到67147范围的波面方程： 沿船长的舷外水压力：q(x) = 9.81e-6 z(x) N/mm2 式中： =1.0 t/m3 舷侧水压力：按线性分布。 货载量：W =3838 t，平均施加到货舱区的甲板板上， p = 39.842e-3 N/mm2 式中：A为货舱区的甲板板面积。,mm,图3（2） 67147范围波浪中拱波面曲线,结构自重由程序自动施加。 满载波浪中垂载荷分布见图4； 满载波浪中拱载荷分布见图5。,图4满载波浪中垂载荷分布,图5满载波浪中拱载荷分布,五、计算结果

42、 工况1 各项云图 图6整个舱段满载波浪中垂变形图，DMX= 9.118 mm 图7整个舱段沿船长方向的正应力云图，115.855 N/mm2 图8整个舱段的Von mises 应力云图，120.242 N/mm2 图9船底板应力云图，40.548 N/mm2 图10船侧板应力云图，34.864 N/mm2 . 图26实肋板应力云图，42.877 N/mm2 图27舷侧肋骨应力云图，57.108 N/mm2 图28甲板横梁应力云图，47.757 N/mm2 图29舱围板应力云图，64.901 N/mm2 工况2各项云图 图30整个舱段满载波浪中拱变形图，DMX=6.281 mm 图31整个舱段

43、的Von mises 应力云图，145.306 N/mm2 其它各构件应力云图与工况1类似，略,图6工况1整个舱段满载波浪中垂变形图,图7工况1整个舱段沿船长方向的正应力云图,图8工况1整个舱段的Von mises 应力云图,图30工况2整个舱段满载波浪中拱变形图,六、强度校核 各工况舱段主要构件最大应力与相应的许用应力比较（见下表）。 许用应力按中国船级社:钢质内河船舶建造规范(2008)表14.7.6.1。 应力单位：N/mm2 列表（见下页） 七、结 论 综上计算，可得如下结论： 本船货舱区的局部强度满足钢质内河船舶建造规范(2008)规定的许用应力。 舭列板、船底纵骨应力都能满足许用应力要求。,CCS规范海船强度计算示例,以下通过80 000 DWT散货船 结构强度有限元直接计算用实例说明 ccs对海船强度计算要求。,80 000 DWT散货船 结构强度有限元直接计算报告 屈服强度 (Yielding Strength),概述 按照CCS双舷侧散货船结构强度直接计算指南（2004）（以下简称指南）要求，采用三维舱段模型对改造设计的80 000 DWT散货船船体结构的（屈服