船体强度与结构设计课程设计Word格式.docx

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2

1

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

x/λ

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

0.85

0.9

0.95

yB

-2

-1.881

-1.543

-1.033

-0.421

0.218

0.815

1.318

1.693

1.923

中拱站号

注：

表中yB值由波轴线向下为正，向上为负值。

5、压载出港状态的弯矩和剪力的计算

1）船舶纵倾调整

a）船舶在静水中平衡位置的确定

第一次近似：

首吃水：

=4.531m

尾吃水：

=3.938m

排水体积：

=5826.25/1.025=5684.15m³

第二次近似：

=4.729m

=3.868m

具体计算过程见表2：

表2：

船舶在静水中平衡位置的计算

理论站号

力臂系数

第一次近似

第二次近似

首吃水df=

4.531

尾吃水da=

3.938

4.729

3.868

横剖面浸水面积ωim²

力矩函数Mi=

（2）*（3）m²

力矩函数Mi=

（2）*（5）m²

1）

2）

3）

插值

4）

5）

6）

-10

-9

3.4625

118.9625

-31.1625

3.3294

118.8294

-29.9646

-8

14.4258

245.4258

-115.4064

14.1264

245.1264

-113.0112

-7

27.9454

374.4454

-195.6178

27.6225

374.1225

-193.3575

-6

42.9207

504.9207

-257.5242

42.7545

504.7545

-256.527

-5

54.2928

-271.464

54.30345

-271.51725

-4

65.6649

758.6649

-262.6596

65.8524

758.8524

-263.4096

-3

71.25345

-213.76035

71.5087

-214.5261

76.842

1000.842

-153.684

77.165

1001.165

-154.33

-1

78.24125

-78.24125

78.94

-78.94

79.6405

1234.6405

80.715

1235.715

78.5345

79.838

77.4285

1463.4285

154.857

78.961

1464.961

157.922

71.14635

213.43905

72.7232

218.1696

64.8642

1681.8642

259.4568

66.4854

1683.4854

265.9416

53.3837

266.9185

55.0568

275.284

41.9032

1889.9032

251.4192

43.6282

1891.6282

261.7692

29.9553

1993.4553

209.6871

31.1566

1994.6566

218.0962

19.697

2098.697

157.576

20.9942

2099.9942

167.9536

11.135

2205.635

100.215

13.435

2207.935

120.915

9.0607

2319.0607

90.607

9.7501

2319.7501

97.501

∑

971.79775

203.19005

988.34585

287.80695

修正值

4.53035

45.3035

4.87505

48.7505

修正和

967.2674

157.88655

983.4708

239.05645

Vi=ΔL∑ωi

5585.

m³

5679.54387

xbi=ΔL∑Mi/∑ωi

0.

m

1.

（V0-Vi）/V0

1.73%

0.081%

（xg-xbi）/L

0.35%

-0.02%

表中各站的横剖面浸水面积由邦戎曲线图查得。

b）船舶在波浪上平衡位置的确定

用麦卡尔法计算船舶在波峰时的平衡位置。

取静水平衡线（df0=4.729m，da0=3.868m）作为波轴线，按波峰在船中，由邦戎曲线图上量出浸水面积ωi，再取ε=-1m，即波轴线向下移动1m，量出各站横剖面浸水面积ωbi，根据表3计算波轴线移动参数ζ0和b。

表3：

船舶在波峰上平衡位置的计算

静水波面浸水面积ωi

移轴波面浸水面积ωbi

（3）-

（2）

（2）*（5）

（4）*（5）

（4）*（5）²

m²

k

坐标插值

7）

8）

1.3924

116.892

0.707

116.207

-0.685

1.392

-0.6854

7.1456

238.145

3.8141

234.814

-3.3315

14.291

-6.663

-13.326

18.5713

365.071

11.297

357.797

-7.2734

55.7139

-21.8202

-65.4606

37.2029

499.202

24.940

486.940

-12.262

148.8116

-49.0496

-196.198

58.9196

43.708

-15.211

294.5982

-76.0567

-380.283

80.6364

773.636

62.476

755.476

-18.160

483.8184

-108.961

-653.770

95.5731

76.752

-18.820

669.0120

-131.742

-922.197

110.509

1034.50

91.029

1015.02

-19.480

884.0792

-155.843

-1246.74

115.19035

95.700

-19.49025

1036.71315

-175.41225

-1578.71025

119.8708

1274.8708

100.3707

1255.3707

-19.500

1198.708

-195.001

-1950.01

115.919

96.474

-19.444

1275.109

-213.885

-2352.73

111.967

1497.96

92.579

1478.57

-19.388

1343.606

-232.657

-2791.88

96.4370

78.116

-18.320

1253.681

-238.169

-3096.19

80.9069

1697.90

63.653

1680.65

-17.253

1132.696

-241.546

-3381.64

59.7589

45.418

-14.340

896.3835

-215.109

-3226.63

38.6109

1886.61

27.183

1875.18

-11.427

617.7744

-182.846

-2925.54

22.1733

1985.67

14.152

1977.65

-8.021

376.9461

-136.357

-2318.06

11.6203

2090.62

6.7533

2085.75

-4.867

209.1654

-87.606

-1576.90

5.8148

2200.31

3.1006

2197.60

-2.7142

110.4812

-51.5698

-979.826

3.6804

2313.68

1.7902

2311.79

-1.8902

73.608

-37.804

-756.08

1191.9012

940.01865

-251.8825

12076.5904

-2558.7855

-30412.9161

式中

经整理：

ζ0

联立方程式，解得ζ0=-0.92m，b=0.188m

df0

da0

求出平衡位置后，即可从邦戎曲线上量出船舶处于平衡位置时横剖面浸水面积，如表4：

表4：

船舶平衡位置的计算结果

静水

波峰

df=4.729

da=3.868

df=3.999

da=2.948

横剖面浸水面积ωi

0.765

116.265

-6.885

4.1114

235.1114

-32.8912

12.0164

358.5164

-84.1148

26.293

488.293

-157.758

45.61435

-228.07175

64.9357

757.9357

-259.7428

79.553

-238.659

94.1703

1018.1703

-188.3406

99.03105

-99.03105

103.8918

1258.8918

100.17585

96.4599

1482.4599

192.9198

81.9276

245.7828

67.3953

1684.3953

269.5812

48.6359

243.1795

29.8765

1877.8765

179.259

16.0262

1979.5262

112.1834

7.9293

2086.9293

63.4344

3.8085

2198.3085

34.2765

2.2111

2312.2111

22.111

-1445.75

984.82815

167.40925

-32.175

1.10555

11.0555

-1413.57

983.7226

156.35375

5680.

0.08%

0.06%

0.37%

2）剪力、弯矩计算

a）重量曲线

根据每一站内重量均匀分布的原则，把整个船的重量按照站位进行分配。

首先进行空船重量的分配计算。

根据船舶外形，按梯形法分布计算，即空船重量近似的用梯形曲线表示，船中重量分配多一些，首尾重量分配少一些。

该船长宽比L/B≈6，属于瘦型船舶，取b=1.195，于是有

压载出港时，空船重量W=2561.67t，则：

=26.5039

=11.5375

进而获得船舶空船重量曲线分布，如图1：

图1：

船舶空船重量曲线分布

再分配载重量。

货物重量根据货物重心在船舶总方向不变的原则，利用重量平衡和重量矩平衡原理求出每个站区对应的货物重量，其中每个站区所包含的站中分得的货物重量是均匀分布的。

由船舶布置图（图2）和压载出港载况下重量分布表可知，本次计算规定0站在0肋位，20站在163肋位，设ΔL是货物所跨站间距离的一半，P是货物或者油水等重量，a是重物重心距所跨站距中心的距离（偏向船首为正，反之为负）。

图2：

船舶布置图

艉—Fr11：

600mm；

F11:

6.6

Fr11—Fr39：

700mm；

F39:

26.2

Fr39—Fr112：

750mm；

F112:

80.95

Fr112—Fr151：

F151:

108.25

Fr151—艏：

600mm:

115.45

压载出港载况下重量分布：

No.3压载出港

项目重量重心高度重心纵标垂向力矩纵向力矩液面力矩

ITEMweight,tKG,mL.C.G.,mV.M.,t-mL.M.,t-mMfs,t-m

空船lightship2561.677.329-8.12118774.5-20803.30.0

船员和行李3.1013.620-36.13142.2-112.00.0

粮食14.3413.306-33.650190.8-482.50.0

货物No.1货舱/Fr111-1310.00.00.00.00.00.0

货物No.2货舱/Fr75-1110.00.00.00.00.00.0

货物No.3货舱/Fr39-750.00.00.00.00.00.0

货物No.4货舱/Fr2-220.00.00.00.00.00.0

小计0.00.00.00.00.00.0

轻油舱/P/F31-3820.581.120-34.55923.1-711.620.0

轻油舱/S/F31-3825.621.120-34.55428.7-885.324.0

日用轻油舱/F22-334.1911.690-43.10049.0-180.60.0

小计50.391.999-35.2678.4-147.844.0

No.2重油舱/P/F39-75151.940.523-18.02279.5-2738.3412.0

No.3重油舱/P&

S/F39-4880.734.740-27.812382.7-2245.30.0

日用重油舱/P/F23-3131.5111.690-39.950368.4-1258.80.0

小计264.183.144-23.62999.1-744.6412.0

滑油储存柜/S/F13-2214.657.050-46.390103.3-679.60.0

滑油循环柜/C/F24-3419.191.120-38.55021.5-739.80.0

小计33.843.687-41.94470.8-804.90.0

首尖舱F/151-165183.814.06555.201747.210146.50.0

No.1压载水舱/P&

S/F141-151246.803.88046.654957.611514.20.0

No.2压载水舱/P&

S/F131-14191.301.35039.760123.33630.10.0

No.3压载水舱/P&

S/F111-131201.820.81028.810163.55814.40.0

No.4压载水舱/P&

S/F93-111193.870.84015.330162.92972.00.0

No.5压载水舱/P&

S/F75-93231.540.8402.168194.5502.00.0

No.6压载水舱/P&

S/F38-75368.330.840-16.541309.4-6092.50.0

No.7压载水舱/P&

S/F48-57132.864.760-21.280632.4-2827.30.0

No.2边压载水舱/P&

S/F131-141131.175.19039.572680.85190.70.0

No.3边压载水舱/P&

S/F111-131354.774.74029.8141681.610577.10.0

No.4边压载水舱/P&

S/F93-111239.454.74017.1151135.04098.20.0

No.5边压载水舱/P&

S/F75-93222.824.7402.2011056.2490.40.0

No.6边压载水舱/P&

S/F57-75212.814.740-11.2731008.7-2399.00.0

小计2811.353.14915.515670.13301.60.0

淡水舱P&

S80.889.456-57.727764.8-4669.016.3

污油舱6.500.675-43.4344.4-282.30.0

结冰0.00.00.00.00.00.0

载重量deadweight3264.583.3428.77110911.128632.1472.3

排水量displacement5826.255.0951.34429685.67828

将各部分重量P分解而得的P1和P2解出后按其所跨站的数量进行均布分配。

b）船舶在静水中剪力和弯矩计算

c）船舶在波峰中剪力和弯矩计算

得：

波峰状态最大剪力：

N=932.1058tf最大弯矩M=12451.58tfm

三、船舶总纵强度计算

1、计算依据

本次计算取船中附近73号肋骨剖面进行总纵强度计算。

1）参考图纸和计算书

a）基本结构图

b）典型横剖面图

c）弯矩和剪力计算书

2）计算载荷

计算弯矩：

计算剪力：

3）船体材料

计算剖面的所有材料均采用高强度低合金钢材，屈服极限

。

4）许用应力

a）总纵弯曲许用应力

b）总纵弯曲与板架局部弯曲合成应力的许用应力

i.板架跨中

ii.横舱壁处

c）许用剪应力

2、船体总纵弯曲正应力计算

1.总纵弯曲正应力第一次近似计算

73号肋骨剖面参与总纵弯曲的构件如典型剖面图所示。

图8:

73号肋位剖面典型剖面图（见下页）

表5：

总纵弯曲正应力第一次近似计算表

构件名称

构件尺寸,mm

数量

构件剖面积Ai,cm²

距参考轴距离Zi,m

静力矩5）×

6）,cm²

·

惯性矩6）×

7）,cm²

自身惯性矩,cm²

构件至中和轴距离Zi'

m

中拱时