船体强度与结构设计课程设计Word格式.docx
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1
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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
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