船体结构强度直接计算指南 概述
船体结构低周疲劳寿命直接计算法
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日期： 年 月 日 日期： 年 月 本论文属于
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I 摘 要
船舶与海洋工程结构物长期处于风浪流等周期性载荷作用下，应力集中的局部位
置容易产生疲劳问题。对于潜艇、深潜器、FPSO等承受周期性的较大载荷作用的结构
物，局部的应力值超过材料的屈服应力，必须考虑结构物的低周疲劳（应变疲劳）问
题。本文基于疲劳问题的宏观机理，研究结构物在对称循环载荷作用下的低周疲劳寿
命计算方法。
结构物产生疲劳问题的原因是局部应力集中处不可逆转的塑性应变的累积。因此，
首先研究材料的单调应力-应变曲线和循环应力-应变曲线及两者之间的关系，这是计
算低周疲劳寿命的基础。本文研究结构危险点应力应变的计算方法，验证Neuber假设
的正确性并针对其缺陷提出相应改进方法，即基于弹性分析的Neuber方法。计算结构
低周疲劳寿命的曲线主要有两种：应力-寿命曲线、应变-寿命曲线。考虑到应变-寿命
曲线的缺陷，提出适用于低周疲劳计算的伪热点应力方法，并给出基于伪热点应力的
低周疲劳寿命曲线设计方法。基于伪热点应力的方法可以避开复杂的弹塑性分析，直
船舶结构强度有限元计算分析中的技巧
2003年 MSC.Software 中国用户论文集
船舶结构强度有限元计算分析中的技巧
陈有芳、章伟星 中国船级社北京科研所
- 1 - 2003年 MSC.Software 中国用户论文集
船舶结构强度有限元计算分析中的技巧
Skills of Ship Structural Strength Analysis By FEM
陈有芳、章伟星
（中国船级社北京科研所）
摘 要： 在对船舶结构进行有限元计算分析和评估中，一般采用的是舱段板梁模型，不可避免要面临应力的选取问题。对于弯曲板单元，有限元计算输出的应力包括上下表面的应力，
我们在评估中一般采用中面应力作为工作应力，中面应力应该是上下表面应力的平均，如果
在实际操作中采用上下表面应力的平均的方法来得到中面应力，将比较麻烦，也不直观。本
文对在船舶结构有限元分析评估中采用中面应力作为工作应力的原理、方法以及如何在
MSC.Patran中如何得到中面应力的技巧做一介绍，供船舶结构分析工程师参考使用。并做
了一些测试和分析。 关键词：船舶结构 有限元 强度 中面应力 MSC.Patran Abstract: In analyzing and evaluating of ship structures by FEM, a plate-beam FE model within holds is generally used and it is unavoidable to solve how to select
the stress used. For bending plate, the output stresses include the stresses of
up-surface and lower-surface, but in ship structure strength analysis, the
mid-surface stress is used as applied stress in general. As we know, the mid-surface
船体带孔甲板的屈曲分析【文献综述】
文献综述
船舶与海洋工程
船体带孔甲板的屈曲分析
引言
本人毕业设计的论题为《船体带孔甲板的屈曲分析》，对于钢制构件，结构破坏有三种类型，断
裂、局部塑性破坏和屈曲破坏。对船体结构而言从纵向总纵强度分析，船体损伤与之相对应的有：由于
疲劳裂纹产生的脆性破坏，引起的损伤，以及由于异常波浪外力引起的甲板屈曲破坏等。而疲劳裂纹所
产生的破坏可以采用改善钢材低温特性的办法予以改善；由抨击产生的损伤可以通过操船防止，因此甲
板的屈曲分析就显得尤为重要。在甲板屈曲的可靠性分析中应考虑载荷和承载能力两个方面．载荷上应
考虑静水、波浪载荷的不确定性；承载能力分析中应考虑材料性能和几何尺寸的不确定性，焊接产生的
甲板板格韧挠度和残余应力将显著的降低甲板的抗屈曲能力。
甲板屈曲形式可以分为两种，即纵支骨之间的甲板板格的局部屈曲和横舱壁之间的甲扳整体的屈曲
届曲后将引起塑性破坏屈曲从初挠度最大，承载能力最弱的板格开始，逐渐达到数个板格的屈曲，使甲
板承载能力下降，以至引起整个甲板的破坏。
正文
1.论文研究的背景目的和意义
船体上的构件板材破坏形式有三种，即：断裂、局部塑性破坏和屈曲破坏。对船体结构而言，如果
从纵向总强度上分析，与之相对应的船体损伤有：由于疲劳裂纹产生的脆性破坏，由于砰击引起的损
伤， 及由于异常波浪外力引起的甲板屈曲破坏等等。由疲劳裂纹产生的破坏可以采用改善钢材低温特性
的办法予以改善；由砰击产生的损伤可以通过操船防止，而甲板的稳性在船舶设计完成后就基本已经是
个定值，所以对甲板屈曲的研究是非常重要的。
船舶所受到的外力非常复杂。除了船舶本身的自重，装备和载重等重量以外，船舶还受到包括海水
在内作用于船体的力。除非船是静置在水中，否则船上所受到的海水作用力主要是动力。这些动力包括
水动压力、冲击力以及船在运动中的惯性力等等。力学上，我们在研究船体强度问题时长把船体作为梁
来研究。
因为在考虑屈曲问题时，虽然船体结构中有很多受压构件，但船在波浪中发生总弯曲时，离船体中
海洋工程结构物疲劳强度评估指南
海
海洋洋工程中 国
程结构
估
中
20
国 船 级
构物
估指南
中国船级社
2013年
级 社
物疲劳
南
社
5月
劳强度评评
-I- 目 录
第1章 通 则 ....................................................................................................... 1
第1节 概述................................................................................................................... 1
第2节 定义................................................................................................................... 1
第3节 S-N曲线方法 ................................................................................................... 2
第4节 断裂力学方法................................................................................................... 3
第5节 结构节点类型................................................................................................... 3
第2章 基于S-N曲线的疲劳分析 ........................................................................... 4
基于散货船结构共同规范的屈服与屈曲强度直接计算研究的开题报告
基于散货船结构共同规范的屈服与屈曲强度直接计算研究的开题报告
一、选题背景
散货船是一种重要的海洋运输船舶，具有大容积、远航程、高速度优势等特点。然而，在实际运输过程中，由于船体结构不同、载货量变化等原因，散货船面临着严峻的安全风险。因此，研究散货船的强度性能，提高散货船的安全性能是一项非常重要的工作。
二、研究目的和意义
散货船的安全性能取决于其结构的强度性能。目前，国际上已经制定了许多有关散货船的结构共同规范，这些规范对散货船的强度性能进行了限制和要求。然而，这些规范大多是基于经验公式和试验结果形成的，无法满足现代设计的需要。因此，需要通过直接计算方法对散货船的强度性能进行研究，将这些规范转化为更加科学、合理的设计标准，提高散货船的安全性能。
三、研究内容和方法
本研究的主要内容是基于散货船结构共同规范，建立散货船的强度计算模型，研究散货船的屈服和屈曲强度。具体方法包括：
1. 收集和整理散货船结构共同规范的相关文献资料，明确规范限制和要求。
2. 建立散货船的强度计算模型，包括船体结构单元的有限元模型、材料力学特性以及荷载分析等。
3. 利用有限元分析软件进行计算，得出散货船的屈服和屈曲强度值，并与规范要求进行对比分析。
4. 对其计算结果进行验证，并对模型进行修正优化。 四、预期成果和应用价值
本研究将建立基于结构共同规范的散货船强度计算模型，得出散货船的屈服和屈曲强度，为散货船的设计与评估提供科学的指导和支持。其成果可以用于散货船的设计规范制定和修改、散货船的强度评估，以及相关领域的科研和教学等方面，具有重要的应用价值。
(完整版)船结构规范计算书示例
86m甲板运输船 技术设计
标记 数量 修改单号签 签字 日期
XSTC402 — 110— 01JS 编制 黄燕玲 打字
校对 王杰德
船体结构规范 设计计算书 标检
总面积 共36页第1页
审核
象山博海船舶技术公司 审定
日期 2009.6 86 m甲板运输船 船体结构规范设计计算书 XSTC402-110-01JS 第2页
1概述 .................................................................................................... 3
2主尺度与系数 ............................................................................................ 3
3夕卜板 .................................................................................................. 4
4甲板 .................................................................................................... 6
5船底 .................................................................................................... 7
6舷侧骨架 ............................................................................................... 10
关于船舶与海洋工程结构极限强度的探讨
关于船舶与海洋工程结构极限强度的探讨
在海洋事业的快速发展过程中，船舶数量获得了显著的增加，与之对应的是在船舶数量不断增加的同时，船舶搁浅一类事故的数量有了一定的增长。在船舶遇到此类特殊事故时，其本身的强度会受到严重影响，对于船舶今后的使用而言非常不利。现如今国内对船舶海洋工程的极限强度展开的研究深度仍旧不够，制约船舶海洋工程发展的最重要因素就是其极限强度，故需要人们的进一步分析、进一步处理。
标签：船舶；海洋工程结构；极限强度
0 前言
船舶海洋工程的极限强度计算需要考虑众多因素，而不仅仅是简单的计算材质强度就行。在计算的过程中通常需要建模的方式，通过模拟、有限元计算得出船体实际结构强度。当然这种方法也是有弊端的，实际使用中需要与其他技术一同配合。本文将以船舶海洋工程结果强度设计需要考虑的问题为着手点，阐述其计算方式与极限强度要求，希望可以帮助更多设计者，为研究人员提供一定建议。
1 极限强度的计算
船舶海洋工程结构是否合理需要考虑众多因素，是非常复杂的分析、计算过程。分析与计算的过程中大多使用有限元测量船舶模型，得出船体模型在运行中出现的塑性变形、构件屈曲数据，进而得出船体模型的精准强度。不过这种方法虽然可用，但是也面临着成本高、工作量大的问题，故没有得到全面推广。逐步破坏法是目前比较常用的计算方式，这种计算方法运算量较少，在计算极限强度的过程中能够保持精准需求。逐步破坏法在船舶海洋工程极限强度计算中的优势主要有两点。第一点能够分析与计算船体模型横向崩溃、纵向崩溃总模式的转化。第二点通过限制某些数值，实现相邻刚架崩溃演示。这种方法能够让船舶海洋工程模型在中拱或是中垂的过程中崩溃，既简化了计算难度，同时也保障了计算精准度，是一种效果显著，成本较低的计算思路。
2 极限强度分析方法
结合船体计算强度概念需求我们能够得出船体梁总纵的强度分析有众多方法，目前比较常见的包括逐步破坏、有限元、直接计算三种方式。
(完整版)船结构规范计算书示例 2
86m甲板运输船 技术设计
标记 数量 修改单号签 签字 日期
XSTC402 — 110— 01JS 编制 黄燕玲 打字
校对 王杰德
船体结构规范 设计计算书 标检
总面积 共36页第1页
审核
象山博海船舶技术公司 审定
日期 2009.6 86 m甲板运输船 船体结构规范设计计算书 XSTC402-110-01JS 第2页
1概述 .................................................................................................... 3
2主尺度与系数 ............................................................................................ 3
3夕卜板 .................................................................................................. 4
4甲板 .................................................................................................... 6
5船底 .................................................................................................... 7
6舷侧骨架 ............................................................................................... 10
船舶结构力学
第一章：绪论1由于船舶经常在航行状态下工作，它所受到的外力是相当复杂的。这些外力包括船的各种载重（静载荷）、水压力、冲击力、以及运动所产生的惯性力（动载荷)等。为了保证船舶在各种受力下都能正常工作，船舶具有一定的强度。所谓具有一定的强度是指船体结构在正常使用的过程中和一定的年限内具有不破坏或不发生过大变形的能力。
2船体强度包括中拱状态、总纵强度、局部强度、扭转强度问题、应力集中问题、低周期疲劳。
3把船舶整体当做空心薄壁梁计算出来的强度就成为船体的总纵强度。 局部强度是指船体的横向构件（如横梁、肋骨、及肋板等）一集船体的局部构建（如船底板、底纵衍等）在局部载荷作用下的强度。
4船体强度所研究的问题通常包括外力，结构在外力作用下的响应，及内力与变形，以及许用应力的确定等一系列问题。船舶结构力学只研究船体结构的静力响应，及内力与变形，以及受压结构的稳定性问题，因此，船舶结构力学的首要任务是阐明结构力学的基本原理与方法，即阐明经典的方法、位移法及能量原理。
5船舶设计与制造是一个综合性很强的行业。学习本课程不要仅仅满足于会计算船体结构中一些典型构件（如连续梁、钢架、板架、板）还应学会解决一般工程结构的计算问题。
6船体结构是由板和骨架等构件组成的空间复杂结构，在进行结构计算之前需要对实际的船
体结构加以简化。简化后的结构图形称为实际结构的理想化图形或计算图形（又称计算模型或力学模型等）
7结构的计算图形是根据实际结构的受力特征，构建之间的相互影响，计算精度的要求以及所采用的计算方法，计算工具等因素确定的。因此，对于同一个实际结构，基于不同的考虑就会得出不同的计算图形，对于同一个实际结构，其计算图形不是唯一的，一成不变的。
8首先是船体结构中的板，板是船体的纵、横骨架相连接的，且通常被纵、横骨架划分成许多矩形的板格。
9其次是船体结构中的骨架，船体结构中的骨架无外乎是横向构件—横梁、肋骨、肋板和纵向构件—纵桁、纵骨等，它们大都是细长的型钢或组合型材，故称为“杆件”或简称为“杆”。连的那一部分板叫做骨架的“带板”。骨架的带板宽度取骨架间距和骨架跨距1／5这两者中的小者。船体的骨架系统是一个复杂的空间杆系结构。在实际计算时，尤其是采用经典方法计算时，常常把杆件系统简化成一些形状比较规则的计算图形。
船舶工程建设标准规范
船舶工程建设标准规范
船舶工程是一门重要的工程领域，它涉及到船舶的设计、制造、安装、检验等多个环节。船舶作为海上运输的重要工具，其建设标准规范的制定和实施将直接关系到船舶的安全性和可靠性。本文将从船舶的设计、制造、驾驶、维护等方面，介绍船舶工程建设的标准规范，旨在为相关从业人员提供参考和指导。
一、船舶设计标准规范
1. 船体结构设计
船体结构设计是船舶设计中最关键的一环，主要涉及到船体的强度、稳性、航行性能等方面。船体结构设计标准规范应包括船舶结构的强度计算、稳性计算和耐候性设计等内容。
2. 动力装置设计
动力装置是船舶的核心部件之一，其设计应符合国家相关要求和技术标准。船舶动力装置设计标准规范应包括主机选型、传动系统设计、燃油消耗等指标的计算。
3. 电气系统设计
船舶电气系统设计包括船舶的电力供应、配电、照明、通信、导航等方面。船舶电气系统设计标准规范应包括电气设备选型、线路布置、电压稳定性等内容。
4. 环保设计 随着环保意识的增强，船舶设计中的环保考虑也日益重要。船舶环保设计标准规范应包括废气排放、废水处理、噪声控制等方面的要求。
二、船舶制造标准规范
1. 材料选用与质量控制
船舶的制造材料如钢板、焊材、涂料等应符合国家相关标准。船舶制造标准规范应包括材料的选用与验收、焊接工艺、表面处理等方面的要求。
2. 船舶装配与安装
船舶的装配与安装是船舶制造的重要环节，关系到船舶的结构强度和设备的可靠性。船舶制造标准规范应包括船体装配、设备安装、管路布置等内容。
3. 质量检验与测试
船舶的质量检验与测试是确保船舶质量的关键步骤，船舶制造标准规范应包括质量检验的方法、测试指标要求、检验记录要求等内容。
4. 高新技术应用
随着科技进步的推动，船舶制造中涌现出许多新技术和新材料。船舶制造标准规范应积极引入和推广这些高新技术，提高船舶的技术水平和竞争力。
三、船舶驾驶标准规范
1. 航行规范 船舶的航行规范直接关系到船舶的安全性和航行效率。船舶驾驶标准规范应包括航行安全规则、航行信号、航线规划等方面的要求。