船舶强度讲座(杨永谦)
3000t级油船货舱段有限元强度直接计算

将 下沉 参数 值 ; 当船 中在波 峰 时 , 而 一般 船舶 要 上 浮一 些 。另 外 , 由于船 体 首 、 线 型 不对 称 , 舶 还 尾 船 将发 生纵倾 变化 。为 了求 静 波 浪 剪力 和 弯 矩 , 先 首
必须 确定船 舶在 波浪 上 的平衡位 置 。 14 2 1 满载 出港 时中垂 状态静 波面 计算 .. . 取满 载 出港 ( 物密 度 0 7 9tm ,. 9tm ) 货 . 7 0 9 / / 为计 算 载 况 , 吃 水 d 首 =4 3 5 I, 吃 水 d = . 5 n 尾 棚
表 1 计 算工 况
工况 工况装载描述 模型载荷情 况 弯 曲 情 况
定, A级航 区计算 半 波高 为 r . 5m, =1 2 按坦 谷 波 理 论 进行 计算 。坦谷 波波 面 到波轴 线垂 向坐 标 Y为 :
^ 2 .
Y=r0 ( cs
A
)+ ( c s4 x ) 1一 0 ( v ) 、
即 “ Z 0 :=/ = 。边 界条件 示意 图如 图 5所 示 。
1 4 计算 工 况及载 荷 . 1 4 1 计 算 工况及 模型 载荷 ..
作者简介 : 冯毅( 9 6一) 男 , 16 , 工程师 , 主要从事生产管理工作。
1 2
江 苏 船 舶
第2 9卷
根 据 300t 0 级油 船稳 性计算 书及《 质 内河船 钢 舶 建造 规范 》 20 ) 1 “ 构强 度 直接 计算 补 (0 9 第 4章 结 充规定 ” 中的相关 要 求 , 工 况见表 1 计算 。
得兼 顾 。本 文 根 据 《 质 内 河 船 舶 建 造 规 范》 钢
(0 9 对某 300t 20 ) 0 级油 船 6种工 况 下 货舱 区域 的
双体起重工作船总强度有限元分析

本模 型 坐标 系为 : 坐标 系统 的原 点 取 在船 体 中 心线 与基线 相 交处 。x轴 指 向船 首 为 正 ; Y轴 由原
点 指 向左舷 为 正 ; Z轴垂直 向上 为正 。
第 3期
张
彬: 双体起重工作船 总强度有 限元分 析
等均 采用 二维 3 4节 点壳单 元模 拟 , 他纵 骨 、 强 、 其 加
双体交通艇 总强度进行 了有 限元分析 , J管义锋 、 黄涣青 、 谷家扬等 根据 《 海上 高速船人级 与建造
规 范 (05 》 沿 海 航 区 的 2 . 双 体 铝合 金 高 20 ) 对 7 6m 速 客船 强度进 行 了分 析 , 据 计 算结 果 对 船 体 的结 根 构 设计 提 出了合理 建议 。
图 4 有 限元模 型板厚分布 图
M, 1.2  ̄ = 96 C
芝
6
2 2 边界条 件及 载荷 施加 .
式 中 : 为 横 向扭 矩 ,N ・n; 。为水 线 面 修 正 系 肘 k aC 数, “ 按 规范 ” 中表 1 .. . 定 ;、 分 别 为双 体 46 23确 6b 船 片体 宽度 和 连 接 桥 宽 度 , b=8 6m,, 4m; . 6 =2 d
强度计 算 中发现 , 尾部 上层 建筑 对于 强度影 响很 大 。
由于 强度需 要 , 层 建 筑 的 部分 区 域 板 厚 从 4 mm 上 增 厚 到 了 6mm。
分析应 力结 果 汇 总见 表 1 。表 中 : 为 板 单元 中面
相 当应力 ; 为板单元 与 板格 长 边 和短 边 平行 方 向 的表 面力 ; 为表 示板 或 梁 构件 剪 应 力 。7 0t 体 0 双 起重 工作 船整体 变 形如 图 5 图 6所 示 。 、
关于油船结构强度计算的几种方法

关于油船结构强度计算的几种方法
张少雄;杨永谦
【期刊名称】《武汉造船》
【年(卷),期】1999()1
【摘要】对油船结构分析计算的各种方法进行简单的综述,对船体梁法、压缩平面法和有限元直接计算方法等方法的发展和应用进行回顾、比较和评述,从实用和高效的角度出发,提出一种分析计算油船结构纵横强度的有限元直接计算方法。
【总页数】8页(P5-12)
【关键词】油船;横强度;有限元法;直接计算;结构强度
【作者】张少雄;杨永谦
【作者单位】武汉交通科技大学
【正文语种】中文
【中图分类】U674.133.1;U661.43
【相关文献】
1.油船系泊绞车船体支撑结构强度计算研究 [J], 郭哲璐;张华;董明海;傅静军;孙通
2.油船锚机船体支撑结构强度数值计算分析 [J], 郭哲璐;张华;董明海;洪波杰;傅引峥
3.研究油船系泊绞车船体支撑结构的强度计算 [J], 卢煜秋;范磊;赵海彬
4.64900DWT原油船系泊绞车船体支撑结构强度计算 [J], 顾俊; 彭亚康; 张思航; 张玉奎
5.研究油船系泊绞车船体支撑结构的强度计算 [J], 卢熀秋; 范磊; 赵海彬
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船舶与海洋工程结构物强度讲义

2. 静水载荷:
q( x )
单位长度垂向力
w( x ) b( x )
重力 浮力
q( x ) w( x ) b( x )
3. 静水剪力和弯矩(符号惯例同“结构力学”) 由平衡状态下
w( x ) N ( x) 微元体平衡 边界条件 q ( x ) ,可以采用以下 2 种方 M ( x) b( x )
[以静水漂浮状态为例,图示重力与浮力(分布水压力)、纵向总弯曲与局部弯曲]
3. 局部强度:在局部性外力作用下,船舶局部结构(板架、框架)的强度问题
1
第一章 总纵强度计算外力的确定 §1.1 船舶在静水中的剪力和弯矩
一、概述 1. 计算模型:自由-自由梁承受垂向载荷(两端处的 N M 0 )
法之一计算(设 x 轴原点取在船艉): (1)积分法
N ( x ) xq( x )dx 0 x x x x M ( x ) N ( x )dx q( x )dx 2 ( x )q( )d 0 0 0 0
说明:①当载荷分段解析时,相应的积分也需要分段进行;②式中的积分亦可由相应曲线下的面积表示。
(d f d a )
L
( x 0) yW ( x )
(2)确定平衡波轴位置( d f , d a )的迭代格式与初值选取可参照静水情况 4. 波浪剪力和弯矩的计算 (1)直接计算:载荷 qW ( x ) w( x ) bW ( x ) 剪力弯矩( N W , M W ) (2)间接计算:波浪剪力弯矩(W)=静水剪力弯矩(S)+波浪附加剪力弯矩() 令浮力: 则载荷
假定
船、波同向同速 动浮力按静水压计算
大型液化天然气船船体极限强度研究

大型液化天然气船船体极限强度研究第14卷第1-2期船舶力学Vol.14No.1-2 2010年2月Journal of Ship Mechanics Feb.2010文章编号:1007-7294(2010)01-0066-08大型液化天然气船船体极限强度研究祁恩荣1,张晓杰2,滕蓓2,陈小平1,蒋彩霞1(1中国船舶科学研究中心,江苏无锡214082;2江苏科技大学,江苏镇江212003)摘要:船体极限强度是大型液化天然气(LNG)船海洋环境适应能力的显示指标,而薄膜型LNG船的船体结构具有大舱容和较强的箱形凸起甲板等特点。
为了精确评估大型LNG船的船体极限承载能力,文中采用具有代表性的解析方法、简化方法、理想结构单元法和非线性有限元法进行比较研究。
首先介绍了上述方法的基本原理和计算步骤。
然后以大型LNG船的船中肋骨间结构为研究对象建立了精细的计算模型,并对计算结果进行了比较分析。
最后,按法国船级社规范要求对大型LNG船极限强度进行了校核。
研究结果表明,文中给出的计算方法适合于大型LNG船的船体极限强度评估,而凸起的箱形甲板显著提高了大型LNG船中垂和中拱极限弯矩比值。
关键词:LNG船;极限强度;解析方法;简化方法;理想结构单元法;非线性有限元法中图分类号:U661.43文献标识码:AStudy of ultimate hull girder strength oflarge liquefied natural gas carriersQI En-rong1,ZHANG Xiao-jie2,TENG Bei2,CHEN Xiao-ping1,JIANG Cai-xia1(1China Ship Scientific Research Center,Wuxi214082,China;2Jiangsu University of Science and Technology,Zhenjiang212003,China)Abstract:Ultimate hull girder strength is an explicit index ofthe seaworthiness of large liquefied natural gas(LNG)carriers.The compartment volume of the membrane LNG carriers is large and the trunk deck is strong.In order to accurately evaluate the load capacity of large LNG carriers,comparative study was con-ducted using representative analytic method,simplified method,idealized structural unit method and non-linear finite element method.The basic principle and calculation program of the above methods were out-lined.Fine models of inter-frame structures of amidships of a large LNG carrier were established and cal-culation results were analyzed.The ultimate strength of the LNG carrier was also checked according to BV rules.Study results show that the above methods are suitable for evaluating ultimate hull girder strength of large LNG carriers and the ratio of ultimate sagging moment to ultimate hogging moment is remarkably el-evated due to the strong trunk deck.Key words:LNG carrier;ultimate strength;analytic method;simplified method;idealized structural unit method;nonlinear finite element method1引言船舶在航运过程中不可避免地会遭遇恶劣海况,由风、浪和流引起的极值环境载荷可能超过船体收稿日期:2009-08-31基金项目:工信部十一五高新技术船舶科研计划项目—大型液化天然气船工程开发科研项目基础技术研究(Z107)作者简介:祁恩荣(1965-),男,博士,中国船舶科学研究中心研究员。
船舶强度讲座(杨永谦)

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 吨 )
OO
种类繁多的单体排水型船舶 ——多用途海洋工作船(VS468)
大 连 造 船 厂
) (
我 国 建 造 的 新 船 型
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
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 用NASTRAN 作结构分析
强度评估 - 屈服准则 - 屈曲准则 - 疲劳准则 结构加强的建议 - 板厚 - 面板尺寸 - 纵梁布置
Advanced Design Method
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 )
பைடு நூலகம்
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
加 州 海 面 ,
高 速 操 纵 性 试 年验
月 日
2001 4 20
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
船舶总强度分析及开孔板受力特性研究

大连理工大学硕士学位论文船舶总强度分析及开孔板受力特性研究姓名:***申请学位级别:硕士专业:船舶与海洋结构物设计制造指导教师:***20061201大连理工大学硕士研究生学位论文于开孔而产生的应力集中现象并降低结构的承载能力所导致的。
为降低开孔对船体结构造成的不利影响,各国的船舶结构设计规范都对开孔的部位以及开孔的尺度做出了一些强制性规定。
比如避免在高应力区域开孔;在强横梁、桁材、强肋骨和实肋板等构件上开孔的直径不能超过其腹板高度的一半,等等17】。
对于开孔对构件的强度所产生的影响,开孔后的应力分布情况,是否需要在结构开孔处进行补强以及采用何种补强方式等等,对这些问题进行研究也是十分有意义的。
特别是当结构开孔的参数超出规范规定时,必须通过数值计算和模型试验分析等手段进行相关的研究,以确保结构设计的安全性。
图0.1船舶结构中的各种开孔Fig.0.1Openingsintheshipstructures本文试图从船舶与海洋工程中常见的开孔板模型着手,结合板的相关理论,研究开孔板的静力特性,对开孔板补强前后应力分布和强度的变异情况做了具体的分析,从而为开孔板动力特性的分析莫定了一定的理论基础,为船舶与海洋工程中结构物开孔的设计方面作出了有益的探索。
0.2国内外研究状况及发展趋势有限元法在船舶结构领域的应用最早始于20世纪60年代。
20世纪60年代中期以前,人们完全依靠手工计算的方法,确定结构内部应力。
具体的做法是根据经典的固体力学理论,结合结构内部构件多为梁系、板材和加筋板的特点,发展出适合船舶和海洋结构物的船舶结构力学,建立了一系列专用的方法和公式。
但是由于手工计算能力的限制,人们只能计算从整个结构中取出的某一小部分,并对取出的真实结构按其力学特征进行粗略地简化,其结果带有明显的局限性和不精确性【8】。
20世纪60年代中期起,随着计算机和有限元方法的发展,计算技术进入迅速发展的阶段。
有限元法当时已经成为船舶结构强度设计中很受欢迎的一种数值方法。
浙北主通道集装箱船型主尺度比选

第37卷 第6期江苏船舶Vol.37 No.6 2020年12月JIANGSUSHIPDec.2020浙北主通道集装箱船型主尺度比选徐红昌1,王 奇2(1.嘉兴市港航管理服务中心,浙江嘉兴314033;2.嘉兴市金航船舶设计有限公司,浙江嘉兴314001)摘 要:针对现有集装箱船型航道利用率低、集装箱单箱运输成本高等问题,以浙北集装箱主通道为研究对象,根据航道弯曲半径、宽度、水深、净空高度及船闸、港口装卸等限制条件,分析集装箱船允许装载的最大列数、层数及船舶在弯曲航道中的运动轨迹,得出主通道集装箱船型的主尺度。
结果表明:该集装箱船型较现有集装箱船型极大提高了载箱量,降低了单箱运输成本。
关键词:集装箱;主通道;主尺度中图分类号:U662.2文献标志码:ADOI:10.19646/j.cnki.32 1230.2020.06.0020 引言浙江省作为长三角经济带重要组成部分,内河集装箱运输发展迅猛。
自2010年第一艘内河集装箱船投入运营以来,内河集装箱运输业得到发展,特别是在“十三五”规划中提出建设内河集装箱运输主通道后,全省内河集装箱运输得到快速发展。
主通道由三级航道和四级航道组成,建成后水面以上净空高度大于等于7m,可航行装载3层集装箱的船舶。
目前,受到部分航道桥梁净空高度不足的影响,现有内河集装箱船只能装载2层集装箱,因此,必须改变现有集装箱船型已落后航道发展的现状,降低单箱运输成本高,提高经济性。
浙北地区航道在营运的集装箱船型主要有30、36、48、54、64TEU,主尺度总长为54~64m,船宽为9.7~12.7m。
其主尺度及载箱量都受到现有航道的限制无法继续提高。
集装箱主通道虽给船舶大型化提供了有利条件,但针对集装箱主通道的集装箱船型还是一片空白,因此研发装载3层集装箱的船型显得十分必要。
本文以浙北集装箱主通道为研究对象,根据主通道的限制条件,分析船舶在弯曲航道中的运动轨迹、码头的装卸条件、航道的水深条件等,研究可行的集装箱主尺度。
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美 国 隐 身 舰 ZUM0t, 潜深610m, L/B=8.3 , 航速 35kn 总声级 122dB(低速)~130dB(航速20kn)
携八 50 个 枚 鱼鱼 雷雷 管 或 导 弹
660mm M-48
美国 VIRGINIA (NSSN-774)核潜艇
破坏概率
目标可靠性
基于可靠性方法的强度评估
(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设计法,
(1) 环境与载荷
在设计阶段“合理”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”
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= 17.20 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
船舶结构设计与强度 计算
杨永谦
2008年10月
目
1.当代船舶技术的发展
录
2.船舶结构设计的发展-直接设计法 S规范内河船强度计算示例 S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
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
排水量 78309 总吨,长 258m
挪 威 太 年阳 月号 日 交 船
2001 8 31
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)
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. 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.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
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
NAVETECH—I ( )
美 国
浮力型高速船
——小水线面双体船SWATH
TAGOS —
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 美试 国 验 一艇 九“ 九 三海 年幽 灵 ” 号
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 吨 )
OO
种类繁多的单体排水型船舶 ——多用途海洋工作船(VS468)
大 连 造 船 厂
) (
我 国 建 造 的 新 船 型
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
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)
结构构件的选择 操纵 分析的条件 载荷条件 波浪统计 波谱
载 ︽荷 直强 接度 分分 析析 方相 法结 ︾合 的
(半经验法) 简化公式计算 载荷 规则波中船舶运动 和波浪载荷分析 波浪载荷传递函数 波浪载荷的短期预报 波浪统计 操纵
(可靠性方法) 规则波中船舶运动和 波浪载荷分析 非规则波中船舶运动 和波浪载荷分析
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
/
波谱
波浪载荷的长期预报
结构分析 应力传递函数 应力的短期预报 波谱
结构分析 应力的时间历程 频率分析 波浪统计 操纵
超越概率Q
结构分析 各载荷分量的应力 应力合成 结构分析 各载荷分量的应力 应力合成 长期应力分布 安全因子 基于载荷和抗力因子方法的强度评估
波浪统计
操纵
应力长期预报
应力长期预报 所有设计变量的概率分布
三大主体系列船型之一 —— 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)
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”
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