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1、江苏船舶JS2005-1-02第22卷第1期JIANGSUSHIP5大开口船舶弯扭组合强度计算方法及分析张健谢祚水摘要在对多艘集装箱船进行弯扭组合强度计算实践的基础上,通过算例提出1套准确易行的大开口船舶弯扭组合应力的计算方法和计算步骤,并总结了大开口船舶扭转翘曲应力的分布规律,对船舶的设计和建造过程中合理保证船舶总纵强度和扭转强度提供了有益的建议。关键词大开口船舶总纵弯曲扭转强度船体梁应力设计吃水4.10m0引言方型系数0.852无论在波涛汹涌的海上还是水流平稳的内河水线面系数0.99中,船舶航行过程中受到的主
2、要外来载荷一方面是排水量3213t船体的总纵弯矩,另一方面则是由于波浪传播方向集装箱沿船宽方向行数4和船舶前进方向之间存在夹角时产生的扭转力矩。集装箱层数4总纵弯矩是所有船舶普遍关心的问题,而对甲板大2重量分布及重心位置计算开口船舶如集装箱船、大开口散货船、内河驳船等,在设计和检验过程中必须考虑扭转强度是否符合要集装箱船一般按4种工况进行计算,分别是满求。为此,中国船级社在规范中规定,凡符合下面2箱出港、满箱到港、空箱到港和空箱出港。根据阶梯个条件的为大开口船舶。1b/B1>0.6,其中b为形重量分布曲线或是其他
3、重量分布资料,计算出4种工况下20个理论站内每站的重量,同时计算出每开口宽度,B1为船舶的最大宽度。2lH/lBH>0.7,种工况下船舶重心的纵向位置,这些计算都在Excel其中lH为舱口长度,lBH为舱口2端甲板横向甲板条中进行。中心线之间的距离。凡属上述规定的船舶,总强度校核时须包括总纵弯曲强度和扭转强度2个方面。3浮力分布及浮心位置计算本文结合作者对多艘集装箱船进行总纵强度和扭转从邦戎曲线上量出4种工况下各站处的浸水面强度计算的实践,通过算例提出1套准确易行的大积,再利用Excel表格进行梯形法积分,得到各
4、站的开口船舶弯扭组合应力计算方法,并总结大开口船浮力,进而计算得到各站浮力对船中的浮力矩之和,舶扭转翘曲应力的分布规律,为船舶设计和建造过以力矩之和除以总浮力即得该船的浮心位置。4种程中合理保证船舶总纵强度和扭转强度提供有益的工况下船舶重量及重心位置、浮力及浮心位置如表建议。1所示。1某118TEU集装箱船主要量度表14种工况下重量及浮力值重心位置浮心位置项目重量/t浮力/t总长73m距船中/m距船中/m垂线间长69.3m满箱出港2551-1.3972553.532-1.40型宽13.0m满箱到港2492.8-0
5、.632494.8-0.62型深5.3m空箱出港1029.0-4.211029.452-4.25空箱到港970.2-2.548969.07-2.56作者介绍:张健,谢祚水现工作于江苏科技大学船舶与海洋工程学院。4静水弯矩及波浪弯矩计算收稿日期:2004-10-084.1静水弯矩计算©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net6·船舶设计与研究·张健等大开口船舶弯扭组合强度计
6、算方法及分析全船的重力和浮力大小相等,全船处于静力平件的尺寸和各个构件的垂向位置,列表计算10个横衡状态,但对沿船长的任一区段来说,他们是不平衡剖面的剖面模数,计算结果应该包括表2所示的内的。经列表积分,可得到各种工况下的弯矩值。由容(以第6单元为例)。弯矩值画出静水弯矩图,如图1所示。表2剖面模数计算内容中和轴至基线1.9605m剖面惯性矩25167.86cm22·m强力甲板边线剖面模数7536.459cm2·m船底的剖面模数12837.34cm2·m舱口围板顶缘处剖面模数5424.715cm2·m6总纵弯曲应
7、力及扭转应力计算6.1静水弯曲正应力计算《规范》规定静水弯曲正应力按下式计算,即3σS=MS/WV×10图14种工况的静水弯矩图式中:σS———静水弯曲应力,MPa4.2波浪弯矩计算MS———计算剖面的静水弯矩,kN·m根据《钢质内河船舶入级与建造规范》12.2.2.3WV———计算剖面的剖面模数,cm1之规定,可计算出船中剖面波浪垂向弯矩MW=4《钢质内河船舶入级与建造规范》中规定σS在2.474×10kN·m。由该弯矩值可以计算出船舶沿甲板与船底处的值均不大于70MPa。船长方向各个位置处的垂向波浪弯矩。6.
8、2静水与波浪合成弯曲应力计算5剖面模数计算静水弯矩与波浪弯矩的合成应力按下式计算,即根据《钢质内河船舶入级与建造规范》总纵强3σC=(MS+MW)/WV×10度计算中对计算剖面的要求,现将全船分成10个单式中:σC———合成弯曲应力,MPa元,具体划分位置如图2所示。MW———波浪垂向弯矩,kN·mσC在甲板与船底处的值均不大于118MPa。6.3弯扭组合应力计算船舶弯扭
