指导性文件 GUIDANCE NOTES GD 中国船级社双舷侧散货船结构强度直接计算指南 GUIDELINES FOR DIRECT STRENGTH ANALYSIS OF DOUBLE SIDE SKIN BULK CARRIERS

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赡姚
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1 指导性文件 GUIDANCE NOTES GD 中国船级社双舷侧散货船结构强度直接计算指南 GUIDELINES FOR DIRECT STRENGTH ANALYSIS OF DOUBLE SIDE SKIN BULK CARRIERS 004

2 指导性文件 GUIDANCE NOTES GD 中国船级社双舷侧散货船结构强度直接计算指南 GUIDELINES FOR DIRECT STRENGTH ANALYSIS OF DOUBLE SIDE SKIN BULK CARRIERS 004 北京 Bejng

3 目录第 1 章总则一般规定定义... 第章载荷直接计算一般规定船舶静水载荷的计算波浪载荷... 3 第 3 章设计载荷货物压力舷外水压力端面弯矩... 9 第 4 章有限元结构模型坐标规定 : 模型网格划分 : 第 5 章边界条件第 6 章计算工况总强度的设计载荷条件局部强度的设计载荷条件计算载荷工况第 7 章许用应力第 8 章平板屈曲一般规定计算方法... 1

1 坐标规定 :... 11 4. 模型网格划分 :... 11 第 5 章边界条件... 13 第 6 章计算工况... 14 6.1 总强度的设计载荷条件... 14 6. 局部强度的设计载荷条件.

4 第 1 章总则 1.1 一般规定本指南适用于欲取得 IACS UR S5 相关附加协调标志的双舷侧散装货船的结构强度直接计算如涉及到其他的规定, 可使用中国船级社有关的规范与指导性文件 1.1. 对于船长大于或等于 150m 在载货区域采用双舷侧结构, 且舷侧外板与内舷板的垂直间距不小于 1000mm 的散装货船应根据本指南进行结构强度直接计算双舷侧结构内, 内外壳肋骨 ( 对应横骨架式 ) 面板间的净宽度 (W) 应不小于 600mm; 在货舱长度的平行中体部分, 设置在内外壳纵骨 ( 对应纵骨架式 ) 面板间的净宽度 (W) 应不小于 800mm, 或超过货舱长度的平行中体部分, 此宽度可以小于 800mm( 船体结构形状必须改变时 ) 但不得小于 600mm 指导性文件给出了对于双舷侧散货船主要构件进行直接计算的方法和要求协调附加标志附加标志与注释 : 凡在 003 年 7 月 1 日以后建造的船长 ( 根据 UR S.1 的定义 ) 大于或等于 150m 的散货船 ( 根据 UR Z11.. 的定义 ), 须按照以下 (1)~(3) 所规定的内容选择协调附加标志, 视设计情况进行 (4) 和 / 或 (5) 的注释 (1) BC-A: 散货船装载密度 1.0t/m 3 及以上的干散货, 最大吃水时有特定的空货舱, 还应满足下述 BC-B 的条件 () BC-B: 散货船均匀装载密度 1.0t/m 3 及以上的干散货, 最大吃水时没有空货舱, 还应满足下述 BC-C 的条件 (3) BC-C: 散货船均匀装载密度 1.0t/m 3 以下的干散货, 最大吃水时没有空货舱 (4) 附加标志 :{ 最大货物密度.(t/m 3 )}( 如果 BC-A BC-B 的散货船的设计装载货物密度小于 3.0t/m 3 时 ) {no MP} 对于设计条件中没有多港装卸的散货船 (MP:Mult-Port) (5) 注释 :{ 允许所规定的空货舱组合 a, b, } ( 对于 BC-A 的散货船 ) 结构模型和载荷规定应能充分反映下述结构响应 : 纵向构件在局部载荷和总纵弯矩载荷作用下的应力 ; 主要横向构件 ( 包括横舱壁 ) 的应力 ; 主要构件的屈曲控制送审的直接计算技术文件应包括 : (1) 所使用的图纸清单 ; () 结构有限元模型的详细描述 ; (3) 结构模型和相关属性图形 ; (4) 所使用的材料特性详细情况 ; (5) 边界条件的详细描述 ; (6) 所施加的载荷的详细情况 ; 第 1 页

度可以小于 800mm( 船体结构形状必须改变时 ) 但不得小于 600mm 1.1.4 指导性文件给出了对于双舷侧散货船主要构件进行直接计算的方法和要求 1.1.5 协调附加标志附加标志与注释 : 凡在 003 年 7 月 1 日以后建造的船长 ( 根据 UR S.

5 (7) 描述与载荷有关的结构模型的响应图形和结果 ; (8) 总体和局部变形的归纳与图形 ; (9) 描述所有构件的 von Me 应力, 各方向应力和剪应力不超过强度标准的汇总和详图 ; (10) 板的屈曲分析和结果 ; (11) 显示满足或不满足强度标准的结果表格输出 ; (1) 必要时, 对结构的建议修改方案, 包括修改后的应力评估和屈曲特性 1. 定义 1..1 单位制定义质 : 吨 (t); 长度 : 米 (m); 时间 : 秒 (); 力 : 牛顿 (N) 或千牛顿 (kn); 应力 : 牛顿 / 毫米 (N/mm ); 压力 : 千牛 / 米 (kn/m ) 1.. 符号规定 L 船长,m; 与 CCS 钢质海船入级与建造规范 (001 版 ) 第篇第 1 章第 1 节的定义相同 ; B 船宽,m; 与 CCS 钢质海船入级与建造规范 (001 版 ) 第篇第 1 章第 1 节的定义相同 ; D 型深,m; 与 CCS 钢质海船入级与建造规范 (001 版 ) 第篇第 1 章第 1 节的定义相同 ; d 吃水,m; 与 CCS 钢质海船入级与建造规范 (001 版 ) 第篇第 1 章第 1 节的定义相同 ; C b 方形系数 ; 与 CCS 钢质海船入级与建造规范 (001 版 ) 第篇第 1 章第 1 节的定义相同 ; V 航速,kn; g 重力加速度,g=9.81m/ ; C w 波浪系数 ; ρ 海水密度,ρ=1.05t/m 3 ; e von Me 应力 (N/mm ),= + + 3τ ; 单元方向的应力 (N/mm ); 单元方向的应力 (N/mm ); τ 单元平面的剪应力 (N/mm ); l 船体梁纵向的应力 (N/mm ); w 船体梁横向或垂向的应力 (N/mm ); τ 腹板总深度的平均剪应力 (N/mm ); k 材料换算系数 ; E 材料弹性模对钢材,E = N/mm ; ν 材料泊松比对钢材,ν= 0.3 第页

.1 单位制定义质 : 吨 (t); 长度 : 米 (m); 时间 : 秒 (); 力 : 牛顿 (N) 或千牛顿 (kn); 应力 : 牛顿 / 毫米 (N/mm ); 压力 : 千牛 / 米 (kn/m ) 1.

6 第章载荷直接计算.1 一般规定船舶在海上航行时, 除承受浮力货物载荷及相应的惯性载荷外, 还承受来自波浪引起的波浪载荷, 本节规定了船舶静水载荷和波浪载荷计算的基本原则船舶的静水载荷和波浪载荷可按本社认可的计算程序进行计算. 船舶静水载荷的计算..1 重曲线将各项重 ( 船体设备货物 ) 沿船长方向分解成梯形重分布块, 逐项叠加形成给定工况下的船体设备及货物重曲线 w() 对于船长 150m 及以上的双舷侧结构散货船建议以 [ 肋距 ] 计算重分布曲线 w().. 浮力曲线基于船舶静水平衡条件, 求得船舶的平衡浮态 ( 以首吃水尾吃水表达 ), 进而求得沿船长分布的浮力曲线 b()..3 剪力弯矩曲线作用在船体梁上的静水剪力 N() 和静水弯矩 M() 为 : N ( ) = [ w( ) b( )] d kn 0 M N ( ) d = [ w( ) ( ) b( )] d d kn m = 船体首尾端是自由端, 首尾端点处的剪力弯矩计算值不为零时, 需对剪力曲线和弯矩曲线予以修正.3 波浪载荷.3.1 适用范围本节建议的计算方法适用于 : L 500 m L/D 计算方法及其假定 (1) 波浪载荷可用二维线性切片理论或三维线性理论进行计算 () 海况条件 : 1 海浪谱采用下述 P-M 谱 : 第 3 页

船舶静水载荷的计算..1 重曲线将各项重 ( 船体设备货物 ) 沿船长方向分解成梯形重分布块, 逐项叠加形成给定工况下的船体设备及货物重曲线 w() 对于船长 150m 及以上的双舷侧结构散货船建议以 [ 肋距 ] 计算重分布曲线 w().

7 S( ω, H 14H, T, θ ) = π 0 ω ep 4 5 1/ 3 1 T 3 T 496 co θ 4 4 ω π π - θ θ 为其他值式中 :θ 组合波与主浪向的夹角,rad; coθ 能扩散函数 ; π H 有义波高, m; 1 3 T 海浪跨零周期,; ω 波浪圆频率,rad/ 进行波浪载荷长期预报时认为对应每一周期的波高呈 Ralegh 分布, 而航向属于均匀分布 (3) 计算波浪弯矩时取航速为 0 节, 计算波浪压力时取为船舶设计航速的 /3 (4) 计算波浪弯矩时概率水平取 10-8, 计算波浪压力时概率水平取船舶的横摇惯性半径和横摇临界阻尼系数 : 在船舶设计阶段, 船舶的横摇惯性半径可取为 : 0.35B( 满载 ).3.4 波浪载荷计算 (1) 垂向波浪弯矩 M v 和剪力 F v 船舶的横摇临界阻尼系数可取为 : B( 压载 ) 设按上述方法和规定计算所得的船中剖面波浪垂向弯矩为 M W, 则沿船长的设计波浪弯矩 M v 为 : 中拱中垂 M M V V ( ) = M C M kn m + HB W ( ) = M C M kn m 式中 : M W 由程序计算所得的船中剖面处的垂向弯矩,kN m; SB W M 弯矩沿船长的分布系数, 一般情况下可按 CCS 钢质海船入级与建造规范 (001 版 ) 选取 C HB,C SB 非线性修正系数, 按下式确定 : C C SB HB 110( Cb + 0.7) = 95C + 55( C + 0.7) b = 95C b 190C b b + 55( C b + 0.7) 式中 :C b 方形系数, 不小于 0.6 设垂向波浪剪力的程序计算值为 Fw, 则沿船长的设计垂向波浪剪力 Fv 为 : 中拱 F V ( + ) = F1 CFW kn 中垂 FV ( ) = FC FW kn 式中 : F W 由程序计算所得的船中剖面处的垂向剪力,kN; 第 4 页

35B( 满载 ).3.4 波浪载荷计算 (1) 垂向波浪弯矩 M v 和剪力 F v 船舶的横摇临界阻尼系数可取为 :0.10 0.

8 F 1,F 剪力分布系数, 可按钢质海船入级与建造规范 (001 版 ) 选取 C S 修正系数, 按表.3.4 确定表.3.4 修正系数 C S 船长 (m) C S 船长 (m) C S 船长 (m) C S 船长 (m) C S 第 5 页

3348 40 1.3471 100 1.4573 0 1.771 340 1.3474 440 1.3536 10 1.3705 40 1.870 350 1.3313 460 1.

9 第 3 章设计载荷 3.1 货物压力货舱内货物压力通过下式确定 : a0 P = 10ρ c( ) kbhd kn/m C 式中 : ρ 货物密度 t/m 3 ; c L 1. a [10.75 ( ) 5 0 = V L] (150m L <300 m ) L = [ V L] (300m L <350 m ) L k b 另行考虑 (350m L 500 m) n α tan (45 0.5δ ) + co α = o α 板与水平面之间的夹角 ( 如, 舱壁舷侧板为 90 o, 内底板为 0 o ); b δ 货物的休止角 ( 矿石和煤为 35 o, 盐黄砂石子谷物等为 30 o, 水泥为 5 o ); h 计算点至货物顶面的垂直距离,m 货物顶面的横向形状如图 3.1, 船长方向认为是均匀分 d 布的货物顶面, 沿纵向均布 ; 沿横向, 为抛物线方程 : b=b 1 /, B 1 为货舱宽度 ; 顶面至连线的最大距离为 h = 抛物线部分的面积为 A = 其中 z 货物顶面至连线的距离,m; h db 双层底高度,m; h b z tanδ b 3 z = h tanδ + h d = 0 z 计算点的垂向坐标, 从基线起,m; 1 ) b ( + h (δ =35 o ) h 0 : 应根据该舱的载货货物密度以及横剖面形状计算, 不小于底边舱斜板顶点至内底的距离,m db z 图 3.1 货物顶面形状第 6 页

5δ ) + co α = o α 板与水平面之间的夹角 ( 如, 舱壁舷侧板为 90 o, 内底板为 0 o ); b δ 货物的休止角 ( 矿石和煤为 35 o, 盐黄砂石子谷物等为 30 o, 水泥为 5 o ); h 计算点至货物顶面的垂直距离,m 货物顶面的横向形状如图

10 压载舱内液体压头取至通气管顶 ; 重压载货舱内的压头取至舱口围板顶 3. 舷外水压力对于舷外水压力, 可按.3 节要求进行直接计算或采用下述两种方法之一 : 3..1 方法一 (1) 满载工况舷外水压力由静水压力和波浪水动压力两部分组成在基线处 : P = 10 d kn/m b C w 在水线处 : P = 3 kn/m w C w 在舷侧顶端处 : P kn/m = 3P 0 甲板上的水动压力 : P.4 kn/m d = P 式中 : P0 = Cw 0.67( D d) 300 L C w = ( ) 100 () 其他状态 m L 300m = m < L < 350m L = ( ) m L 500m 在基线处 : P = 10 kn/m b d a 在水线处 : P = 0.0 kn/m w 式中 : d a 为对应装载工况下的实际吃水,m 上述给出了基线水线舷侧顶端处的水动压力计算公式, 舷侧其他部位的舷外水压力按线性插值确定 3.. 方法二 (1) 静水压力在基线处 : P = 10 kn/m b d a 在水线处 : P = 0.0 kn/m w () 波浪压力 1 水线处的水动力压力 (kn/m ): f P WL = ma( p 1, p ) 4 p = p ( T1 Z B + 75 p = 3k C + k 1 w 11 50c + k f Z p = 13 + CB ( B + 75) 14 T 水线处 = B /; = T 舭部的水动力压力 (kn/m ): Z w 1 ) w 1 第 7 页

4 kn/m d = P 式中 : P0 = Cw 0.67( D d) 300 L C w = 10.75 ( ) 100 () 其他状态 1.5 0 90m L 300m = 10.75 300m < L < 350m L 350 1.5 = 10.75 ( ) 150 350m L 500m 在基线处 : P = 10 kn/m b d a 在水线处 : P = 0.

11 f P BS = ma( p 1, p ) 4 p 1 和 p 与水线处的计算公式一样, 但 = B /; =0.0 3 底部的水动力压力 (kn/m ): f PB = l f ma( p 1, p ) 4 p 1 和 p 与水线处的计算公式一样, 但 = B /4; =0.0 Z w Z w 4 舷侧水线以上的动压力 h f PDK de = P WL 4 h 为从静止水线到载荷点的高度,m 5 甲板 ( 舱口盖 ) 上的动压力其中 : H = A P dk B = V L d C A 与舱口盖中点的纵向位置有关的系数, 按表 3..()5 选取 V 船舶的设计航速,kn, 但不小于 13 kn; L 船长,m; C B 方型系数 ; d 从夏季载重线到舱口围板顶点的垂向距离,m f f H 到首垂线的距离表 3..()5 A FP L L L L L 1.00 其中 : T 1 吃水 (m) C =10.75-[(300-L)/100] 3/ 90m L 300m = m< L 350m =10.75-[(L-350)/150] 3/ 350m<L 500m A R 横摇角 0.75c = 0.34 B c=( 式中 : k r GM ) k k = 1. ( 没有舭龙骨 ) = 1.0 ( 有舭龙骨 ) = 0.8 ( 有横摇阻尼设备 ) k r 横摇回转半径第 8 页

.()5 选取 V 船舶的设计航速,kn, 但不小于 13 kn; L 船长,m; C B 方型系数 ; d 从夏季载重线到舱口围板顶点的垂向距离,m f f H 到首垂线的距离表 3..()5 A FP.70 0.05L.16 0.10L 1.70 0.15L 1.43 0.0L 1. 0.5L 1.00 其中 : T 1 吃水 (m) C =10.

12 GM 初稳性高度 (m) k r = 0.39 B ( 均匀质分布 ) = 0.5 B ( 矿砂船 ) GM = 0.1 B 中心线到载荷点的横向水平距离,B/4 B/ k v 速度系数 V 最小服务航速 (knot) f 概率系数 = 4 (10-4 ) = 8 (10-8 ) k = C B ( 在为垂线及其以后区域 ) C B = C B (0. L 和 0.6 L 之间 ) = 1.33 C B + ( 在首垂线及其以前区域 ) CB 在特定点,k 线性变化 l f = 1.0 ( 在 AP 及其以后区域 ) = 0.5 (0. L 和 0.6 L 之间 ) = 1.0 ( 在 FP 及其以前区域 ) 在上述各指定点之间,l f 线性变化 k f 取 T 1 和 T f 之间的较小者 T f 对应所选定的横剖面, 从水线至舷侧顶部的垂直距离, 但不超过 0.8C 3.3 端面弯矩施加在端面上的弯矩应为端面处的实际弯矩, 包括静水弯矩 M 和波浪弯矩 M 当不能得到实际弯矩时, 可按下列 3.3.~3.3.5 款的所述的方法替代 3.3. 波浪弯矩 M w 按照 CCS 钢质海船入级与建造规范 (001 版 ) 计算确定, 中拱为正 M 静水弯矩取对应计算工况的模型长度范围内的最大弯矩, 如无对应工况, 取所有满载吃水工况中最大 ( 或最小 ) 弯矩, 中拱为正, 并按款进行修正端面弯矩由静水弯矩 M 波浪弯矩 M 和修正弯矩三部分组成 : w w M = M + M w M r 修正弯矩的计算 : 修正弯矩 M r 是由于局部载荷引起的附加弯矩 (1) 当如图 4.1 所示的 L 1 L 0.5L m 时记中间舱段模型的线性均布压力为 Q m, 两端舱段的线性均布压力为 Q e, 沿 Z 轴正向为正 : 第 9 页

33 C B + ( 在首垂线及其以前区域 ) CB 在特定点,k 线性变化 l f = 1.0 ( 在 AP 及其以后区域 ) = 0.5 (0. L 和 0.6 L 之间 ) = 1.

13 Q m = Pb b Wmcagro / Q e = Pb b Wecagro / L L e m P b : 船底外压, 见 3.(kN/m ) W mcargo : 中间货舱的货物重 ( 含压载水的重 ), 当采用半宽模型时, 取舱内总重的一半 (kn) W ecargo : 端部货舱的货物重 ( 含压载水的重 ), 当采用半宽模型时, 取舱内总重的一半 (kn) L e : 与 W ecargo 对应的端部货舱长度,(m) L m : 中间货舱长度,(m) L 0 : 舱段模型的总长度,(m) b: 模型的宽度, 当采用半宽模型时 =B/,B 为型宽,(m) 3 1 M r = QmL0 + QeL0 kn m 3 3 () 当如图 4.1 所示的 L 1 L 0.5L m 时, 可用梁弯曲理论进行计算, 压力采用 (1) 中建议的值,M r 取模型中最大值第 10 页

的重 ), 当采用半宽模型时, 取舱内总重的一半 (kn) L e : 与 W ecargo 对应的端部货舱长度,(m) L m : 中间货舱长度,(m) L 0 : 舱段模型的总长

14 第 4 章有限元结构模型 4.1 坐标规定 : ---- 沿船长方向, 向首为正 ; ---- 沿横向, 从纵中剖面向左为正 ; z---- 沿垂向, 向上为正 4. 模型网格划分 : 4..1 采用三维有限元模型对散装货船主要构件进行强度直接计算, 为了减少边界条件的影响, 模型范围 1 1 为船中货舱区的个货舱 +1 个货舱 + 个货舱, 垂向范围为船体型深一般来说, 强度评估采用中间一个货舱 ( 含舱壁 ) 的结果 ( 见图 4.1), 所评估的货舱应考虑到重货舱一般货舱和重压载货舱的情况 4.. 主要构件和载荷对称于纵中剖面时, 则可以仅模型化船体结构的右舷 ( 或左舷 ) 而一般情况下非对称载荷可以分解为相对于纵中剖面对称和反对称的载荷来处理 ( 见图 4.), 也可以采用全宽模型 4..3 船体结构有限元网格沿船体横向按纵骨间距划分, 纵向按肋骨间距或参照纵骨间距大小划分, 舷侧也参照该尺寸划分, 原则是网格形状尽接近正方形 4..4 一般地, 船体的各类板壳结构, 强框架纵桁平面舱壁的桁材肋骨等的高腹板以及槽型舱壁和壁凳用 4 节点板壳单元模拟, 尽少用三角形单元在高应力区和高应力变化区尽避免使用三角形单元, 如 : 减轻孔人孔, 舱壁与凳连接处, 邻近肘板或结构不连续处 4..5 对于承受水压力和货物压力的甲板内外壳板内外底板顶底边舱斜板上的纵骨舱壁的扶强材等用梁单元模拟, 并考虑偏心的影响, 纵桁肋板上加强筋肋骨和肘板等主要构件的面板和加强筋可用杆单元模拟若考虑到网格的布置和大小划分的困难, 将这些区域的次要构件归并为一个等效的杆单元来模拟 4..6 船底纵桁和肋板在垂直方向应布置不少于 3 个单元舱壁最底部的单元一般情况下应尽取为正方形单元 4..7 当舷侧采用横骨架时, 舷侧肋骨可以定义为板元或梁元, 当肋骨腹板的高度与舷侧的网格尺寸之比小于 1/3 时, 可用梁元当舷侧采用纵骨架时, 舷侧结构有限元网格可采用双层底的划分原则 4..8 槽型舱壁和壁凳 : 每一个翼板和腹板至少应划分为一个板元 ; 在槽型舱壁下端接近底凳处的板单元和凳板的邻近单元, 其长宽比系数接近主要构件的减轻孔人孔, 特别是双层底邻近舱壁处桁材和邻近底凳肘板肋板的开孔, 可以用等效板厚的板元来替代这些开孔的影响在前后端面中和轴与中纵剖面相交处各建一个独立点, 端面各纵向构件节点自由度 δ δ z θ θ z 与独立点相关结构尺寸采用船舶建造厚度, 应充分反应基于强度原因的加强, 但对于船东的特殊设计要求的尺寸或加强不予考虑 4..1 板单元许用应力标准采用的是膜应力, 即 : 弯曲板单元的中面应力梁单元采用的是轴向应力第 11 页

15 图 4.1 三维有限元模型范围图 4. 三维有限元模型第 1 页

16 第 5 章边界条件 5.1 如果载荷左右对称, 则中纵剖面内节点的横向线位移为 0, 绕中纵剖面内两个坐标轴的角位移为 0, 即 :δ = θ= θz = 0; 5. 如果载荷左右反对称, 则中纵剖面内节点沿纵中剖面内两个坐标轴方向的线位移为 0, 绕垂直于纵中剖面的坐标轴的角位移为 0, 即 :δ = δz = θ =0; 5.3 端面约束 : 一端独立点约束 δ,δ,δz,θ,θz, 另一端独立点约束 δ,δz,θ,θz ( 如表 5.1) 图 5.1 端面约束表 5.1 边界条件施加表 ( 载荷对称边界 ) 线位移约束角位移约束位置 δ δ δz θ θ θz 中纵剖面 - Con. - Con. - Con. 端面 A lnk - lnk - lnk lnk 端面 B lnk - lnk - lnk lnk 刚性点 A Con. Con. Con. Con BM Con 刚性点 B - Con. Con. Con BM Con 注 :1 con. 表示对应的位移约束 ; Lnk 面内相关点位移与独立点连接 ; 3 BM 端面所受的总体弯矩第 13 页

3 端面约束 : 一端独立点约束 δ,δ,δz,θ,θz, 另一端独立点约束 δ,δz,θ,θz ( 如表 5.1) 图 5.1 端面约束表 5.

17 第 6 章计算工况 6.1 总强度的设计载荷条件一般规定 (1) 对于协调附加标志为 BC-C 的散货船所有货舱均匀装载 ( 至舱口围板顶 ) 密度 1.0t/m 3 以下的干散货 ( 满载 ), 最大吃水, 所有压载舱为空舱 () 对于协调附加标志为 BC-B 的散货船除了满足 6.1.1(1) 的要求以外, 还应满足下述要求 : 所有货舱均匀装载密度 3.0t/m 3 的干散货 ( 满载 ), 各货舱具有相同装载率 ( 与舱容之比值 ), 最大吃水, 所有压载舱为空舱若设计条件中的货物密度小于 3.0t/m 3, 则应注明附加标志 { 最大货物密度.(t/m 3 )}( 见 1.1.5(4)), 并按实际的货物密度进行评估 (3) 对于协调附加标志为 BC-A 的散货船除了满足 6.1.1() 的要求以外, 还应满足下述要求 : 至少有一种货物装载条件有规定的空货舱, 其货物密度为 3.0t/m 3, 各货舱具有相同装载率 ( 与舱容之比值 ), 最大吃水, 所有压载舱为空舱若允许规定的空货舱进行组合, 则应注明附加标志 { 允许所规定的空货舱组合 a, b, } ( 见 1.1.5(5)) 若设计条件中的货物密度小于 3.0t/m 3, 则应进行注明, 如 :{ 允许所规定的空货舱组合 a, b, ; 最大货物密度.(t/m 3 )}, 并按实际的货物密度进行评估 6.1. 压载条件 ( 适用于所有附加标志 ) (1) 一般压载条件 1) 货舱可以是满舱压载部分压载或空舱 ) 任意货舱或压载货舱 ( 在海上 ) 为空舱 3) 螺旋桨全部没水 4) 尾倾不超过 0.015L(L 为垂线间长 ) () 重压载条件 1) 压载舱可以是满舱压载部分压载或空舱, 见 UR S ) 至少一个压载货舱 ( 在海上 ) 为满压载 3) 螺旋桨的沉深比 ( 桨轴中心线至水线的距离与螺旋桨直径之比 ) 大于 0.6 4) 尾倾不超过 0.015L(L 为垂线间长 ) 5) 型艏吃水不得小于 0.03L 或 8m 两者中的小者 6. 局部强度的设计载荷条件 6..1 定义 : M H : 均匀装载条件下最大吃水时货舱内的实际 M Full : 装载直达舱口顶且虚拟 ( 等效 ) 密度 ( 均匀与货舱舱容之比值 ) 不小于 1.0t/m 3 第 14 页

0t/m 3 的干散货 ( 满载 ), 各货舱具有相同装载率 ( 与舱容之比值 ), 最大吃水, 所有压载舱为空舱若设计条件中的货物密度小于 3.0t/m 3, 则应注明附加标志 { 最大货物密度.(t/m 3 )}( 见 1.

18 的货物时货舱内的, 其值不应小于 M H M HD : 对应于最大吃水条件下具有规定空货舱的设计条件时, 货舱内允许装载的最大 6.. 除了根据装载手册的工况进行计算以外, 还应考虑以下装载状态 : 装载状态 1 应用于所有协调附加标志的一般装载状态 ; 装载状态应用于多港装卸装载状态 ; 装载状态 3 应用于协调附加标志 BC-A 的装载状态 ; 装载状态 4 应用于压载货舱的装载状态 ; 装载状态 5 应用于在港装卸的附加装载状态 6..3 对于在港装卸的附加装载状态, 不计入波浪载荷 ( 压力和弯矩 ) 影响 6.3 计算载荷工况对于相应协调附加标志 BC-C BC-B 和 BC-A, 船体结构总强度计算载荷工况应包括 6.. 的相应装载状态 6.3. 根据相应装载状态要求, 船体结构总强度详细的计算载荷工况分类列表见表 6.1 第 15 页

协调附加标志 BC-A 的装载状态 ; 装载状态 4 应用于压载货舱的装载状态 ; 装载状态 5 应用于在港装卸的附加装载状态 6.

19 表 6.1 计算载荷工况设计载荷条件适用于所有附加标志的一般条件序计算号工况 1 LC01 LC0a 装载质 -1 M Full M Full +1 M Full %M H M H d=t 图示 +1 M H d=t 3 LC0b -1 M H 50%M H 对于具有 {no MP} 协调附加标志的散货船可免除的计算工况 4 LC03 5 LC04 6 LC05 +1 M H d=t M Full M FO +1 0 d=0.67t -1 M Full 0 d= 最大压载吃水 7 LC06a +1 M Full d=0.83t M Full +1 M Full M FO +1 M FO d=0.67t 第 16 页

的散货船可免除的计算工况 4 LC03 5 LC04 6 LC05 +1 M H 0 +1 0 d=t 0 +1 0 0 +1 0 +1 0 M Full M FO +1 0 d=0.

20 8 LC06b M BW 9 LC06c +1 M Full M FO +1 M FO d=0.67t M Full +1 M BW M FO +1 M FO d=0.67t 具有协调附加标志 BC-A 附加条件 10 LC07 11 LC M Full M HD 0 +1 M HD d=0.75t d=t 仅适用于第货舱为一般货舱严重压载吃水附加条件 1 LC09 13 LC10 14 LC11 MHD+10%MH +1 0 M FO +1 0 MHD+10%MH +1 MHD+10%MH M FO +1 M FO M BW M DHBW d=t 仅适用于第货舱为重货舱 d=t 仅适用于设计载荷条件有此装载要求的情况 d= 严重压载吃水仅适用于第货舱为重压载货舱第 17 页

75t 0 +1 0 d=t 仅适用于第货舱为一般货舱严重压载吃水附加条件 1 LC09 13 LC10 14 LC11 MHD+10%MH +1 0 M FO +1 0

21 港口装卸附加条件 15 LC1a (BC-A) M HD LC1b 17 LC1c 18 LC M Full d=0.67t 0 +1 M Full d=0.67t M Full +1 M Full M FO +1 M FO d=0.67t d=0.67t 仅适用于第货舱为重货舱注 :M BW 为重压载货舱内的,M DHBW 为压载舱内的,M FO 为燃油舱内的燃油质第 18 页

22 第 7 章许用应力 7.1 板单元采用中面应力, 梁单元采用轴向应力 7. 对应于标准工况主要构件的应力一般不超过表 7.1 中给出的值 7.3 对于槽型舱壁, 槽型端部的应力可以通过舱壁板内的平均应力外推得到 7.4 平均剪应力 τ 系指主要构件的腹板深度范围内的平均剪应力 7.5 对于应力集中和形状很差的单元应力可以不采纳结构分类 e N/mm 表 7.1 最大许用应力 l N/mm 许用应力 w N/mm 主甲板 0/k 10/k 内外底板 0/k 10/k 145/k 顶边舱, 底边舱斜板, 舷侧外板, 舷侧内壳, 双舷侧内舷侧纵桁或平台 τ N/mm 0/k 10/k 145/k 115/k 船底纵桁 35/k 10/k 115/k 肋板横舱壁板 175/k 95/k 凳板横框架板 195/k 95/k 其它 195/k e von Me 应力,= + + 3τ 符号式中 : 单元方向的应力单元方向的应力 τ 单元平面的剪应力表中 :l 船体梁纵向的应力 w 船体梁横向或垂向的应力 τ 剪应力, 对于纵桁和肋板为腹板总深度的平均剪应力 k 材料换算系数梁单元轴向应力 (N/mm ) 横向构件上的梁 176/k 纵向构件上的梁 06/k 第 19 页

23 第 8 章平板屈曲 8.1 一般规定所有主要构件应校核平板屈曲, 特别是下列区域应引起注意 : (1) 双层底肋板, 特别在舱段中间部位, () 双层底纵桁, 特别是 : 临近舱壁或凳的舱的两端从舱壁或底凳算起的第一个开孔处的板在舱中部 (3) 顶边舱, 甲板和舷侧板 (4) 船底板和内底板, 特别是 : 临近舱壁或凳的舱的两端舱中部 (5) 舱壁和凳板, 特别是 : 在跨中和邻近凳的部位, 凳的外侧板 8.1. 平板屈曲计算基于表中给出的标准减缩厚度在平板屈曲计算中应考虑双向轴向压应力和剪应力, 一般情况下板内的中面应力用来进行屈曲检查在计算屈曲安全因子中,CCS 钢质海船入级与建造规范 (001 版 ) 第篇第..7 节定义的边界约束系数 c 应加以考虑在屈曲计算中, 所必需的最小屈曲安全系数 λ 如表 8.1. 所示表标准减缩厚度, 用来计算临界屈曲应力位置减缩厚度 mm 风雨密甲板 1.5m 以内的压载水舱一边与压载水相连 1.0 两边与压载水相连.0 其他部位 1.0 表 8.1. 平板屈曲所需要的安全因子 λ 结构屈曲安全因子 λ 局部应力加静水弯曲应力和波浪弯曲应力甲板和顶边舱的板 1.0 船底板内底和底边舱板 1.0 双层底和舷侧纵桁或平台 1.0 双层底肋板和顶底边舱内框架 1.1 第 0 页

24 横向水密舱壁和凳 1. 横向深舱舱壁和凳 1. 符号 λ= 临界屈曲应力 / 实际应力 8. 计算方法可选用下列两种计算方法的任意一种 : 8..1 方法一 : 用有限元方法求解板格的屈曲强度 (1) 模型的建立按照净强度概念求解稳定性问题时, 对选取准备进行屈曲强度校核的板格, 板厚根据表的规定进行减缩, 网格的划分原则 : 各边不少于 8 个网格, 尽采用正方形网格 () 载荷和边界条件载荷 : 根据所选定的工况, 取出由舱段有限元模型计算在该板格处的的中面应力结果, τ ( 即施加应力 ), 分别乘上未减缩前的板厚, 得到相应的压力 N = t o, N = t o, N = τ t o, t o 为原始板厚分别施加在相应的边界上板格之间的压应力变化较大时, 可作为线性分布的载荷施加, 剪应力取平均值边界条件 : 为约束刚体位移, 选取板格四个边界中点, 纵向边界中点约束方向位移, 横向边界中点约束方向位移, 四边约束 z 方向位移如图 8..1,8.. 图 8..1 施加双向压力和剪力模型第 1 页

25 图 8.. 施加双向压力模型注 : 1. 边界约束, 图 8..1 和 8.. 中所示的约束均可采用. 图 8..1 中显示的边界载荷类型为节点压力, 图 8.. 中显示的边界载荷类型为边界压力 (3) 屈曲强度校核根据有限元计算, 其后处理中显示的系数 (factor) 即为临界屈曲因子 λ, 可以根据边界约束情况乘上中定义的边界约束系数, 其结果应不小于表 8.1. 中的安全因子 8.. 方法二 : 用简化方法求解板格的屈曲强度 (1) 由有限元计算得到的应力, 按表的标准减薄厚度进行应力修正 : A=t/(t-tr) 式中 :A 屈曲计算中的工作应力 ; 由有限元计算得到的应力 ; t 有限元计算中所使用的原始板厚值 ; tr 表中所列的标准减薄厚度 () 临界屈曲应力及弹塑性修正 1 短边受压板格弹性临界屈曲应力 cr_e 定义如下 : π E t cr _ e = k C1 ( ) N / mm 1(1 ν ) 式中 :k 短边受压及弯曲屈曲系数, 按表 8..1 计算 : C1 边界约束系数, 见表 8..; t 板格厚度,mm; 板格的短边长度,mm 取纵骨加强筋或扶强材间距 ; 定义为板格长边轴向第页

26 表 8..1 板格屈曲系数板格受压及弯曲和剪切力学模型 k = ϕ 屈曲系数短边受压 1 l 其中 : 0 ϕ 1 1 k = ϕ + 10ϕ l 其中 : -1 ϕ<0 1 k.1 = 1 + ( ) l ϕ l 长边受压边缘受剪 1 其中 : 0 ϕ 1 1 其中 : -1 ϕ<0 l l 1 k = 1.909(1 + ϕ) 1 + ( ) l + 10ϕ (1 + ϕ)( ) l 其中 : k p 4( ) = l + 16( ) l + 8( ) l k t = ( 4 ) l 4 k ϕ p l 3 l 3 > 第 3 页

27 表 8.. 板格边界约束系数 C 1 C 边界情况 C 1 位于双层底或双壳之间 C 其他位置角钢或 T 型扶强材扁钢或球扁钢长边受压板格弹性临界屈曲应力 cr_e 定义如下 : π E 1(1 ν ) t cr _ e = k C ( ) N / mm 式中 : k 长边受压及弯曲屈曲系数, 按表 8..1 计算 : C 边界约束系数, 见本附录表 8..; 定义为板格短边轴向其余符号同 1 3 受剪切板格弹性临界屈曲应力 τcr_e 定义如下 : τ π E 1(1 ν ) t cr _ e = k t C1 ( ) N / mm 式中 :kt 剪切屈曲系数, 按表 8..1 计算其余符号同 1 4 应对板格的临界弹性屈曲应力进行修正, 弹塑性修正公式如下 : cr ( cr) τ cr cr _ e ( cr _ e) = S S (1 ) 4 cr _ e ( cr _ e) τ cr _ e = τ S τ S (1 ) 4τ cr _ e 当当当 τ cr _ 当 τ cr _ e ( cr _ e) cr _ e ( cr _ e) e cr _ S S > τ S τ S e > 式中 :cr_e cr_e τcr_e 分别为板格在单轴应力作用下的 X 轴 Y 轴的弹性临界屈曲压应力和临界屈曲剪应力, 见 1 3; S 材料屈服强度,N/mm ; τs 3 S 第 4 页

28 (3) 屈曲强度校核 1 按表 8..3 计算板格在复合应力作用下的临界屈曲应力与计算的实际压应力之比 λ, 应不小于表 8.1. 中的安全因子 τ 在计算时取绝对值计入若 X 轴 Y 轴的工作应力为拉应力时, 该应力分取为零板格长宽比应力状态双向压缩 X 轴压缩 + 剪切 Y 轴压缩 + 剪切双向压缩 + 剪切 cr 其中 : k 1 =, cr τ τ cr k =, cr 表 8..3 k 3 l 1 1 (1 τ = λ 计算值 l < 8 cr cr + k1) (1+ k1 ) τ cr cr 1 (1+ k 1 (1+ k 1 (1+ k 1 3 ) ) + k ) cr cr cr 1 注 :1 1 1 分别为板格边所受对应 X 轴 Y 轴工作应力中的较大值 ; 为对应的另一较小值, 计算时应按板格边中面应力的平均值计入 ;τ 为平均剪应力 1 1 τ 如表 8..1 中所示 cr cr τcr 分别为板格在单轴应力作用下的 X 轴 Y 轴的弹塑性修正后的临界屈曲压应力和临界屈曲剪应力第 5 页

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#!! 浅谈日本的文化外交吴咏梅近年来日本实行借助动漫影视等软实力促进与海外的相互理解和友好输出其价值观和提高国家形象的新型文化外交战略为扩大其对国际事务的影响力提高国际地位实现政治大国的目标而做出了种种努力日

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