船体结构强度直接计算指南 概述

一般情况下取满载工况和压载工况为计算工况。
#)!)% 船舶的横摇惯性半径
在船舶设计阶段，船舶的横摇惯性半径可按下式求得：
油船和散装货船： " ) !* !（压载）
" ) !# !（满载）
集装箱船：
" ) !% !
#)!)* 船舶的横摇临界阻尼系数：
在船舶设计阶段，船舶的横摇临界阻尼系数可按下式求得：
!"# 应力 !"#"! 结构中任一点的主应力 在平面应力状态下结构任一点的主应力为：
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!"#"$ 相当应力 在船体结构强度直接计算中有时采用相当应力!&（或称 ()* +,-.应力）来衡量应力的许用程度。平面应力状态的相当应力按下式确定：
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# 为其他值
式中：" ———波浪圆频率，678 9 5； %$ " # ———有义波高，’； &’ ———波浪跨零周期，5；
"! 345!# ———能量扩散函数； # ———组合波与主浪向之间的夹角，80:6005。
# 波浪资料采用 ;<=) 建议的波浪资料； $ 进行波浪载荷长期预报时认为对应每一周期的波高呈
,-·.
式中："% ———由程序计算所得的船中剖面处的垂向弯矩，,-·.； " ———弯矩沿船长的分布系数，一般情况下可按《钢规》第 # 篇 第 # 章第 # 节图 #)#)!)& 确定； )*!，),! ———非线性修正系数，按下式或按表 # ) ! ) （+ &）确定：
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第 ! 章 通则
!"! 一般规定 ! " ! " ! 本指南适用于中国船级社《钢质海船入级与建造规范》（以 下简称《钢规》）规定的船体结构强度直接计算和《钢规》适用范围以外 的非常规、特殊的船体结构的主要构件强度的直接计算，其目的是对在 规定载荷作用下船体结构的主要构件进行强度评估。 ! " ! " # 船体结构的疲劳强度校核按本社的《船体结构疲劳强度指 南》进行，屈曲强度校核按《钢规》的有关章节进行。 !"!"$ 送审的直接计算文件
!"! 船舶静水载荷计算 !"!"# 船舶静水载荷计算基于下述方法：
（#） 重量曲线 将各项重量（船体、设备、货物）沿船长方向分解成梯形重 量分布块，逐项叠加形成给定装载工况下的船体、设备及 货物重量曲线 !（ "）。 对于船长 #/*0 及以上的单边壳散装货船建议以肋距计算 重量分布曲线 !（ "）。
)!，)* ———剪力分布系数，可按《钢规》第 * 篇第 * 章第 * 节中图 * & * & ’ & （! !）和图 * & * & ’ & （! *）确定；
!, ———修正系数，按表 * & - & （’ *）确定。 上述波浪弯矩和剪力的正负号规则与《钢规》规定相同。
（*） 水平波浪弯矩 /( 和波浪扭矩 /0 ： 船舶水平波浪弯矩（ /( ）和波浪扭矩（ /0 ）可按上述同 样的假定利用程序进行计算，也可采用《钢规》中给出的公
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!"# 定义 !"#"! 本指南所采用的单位制为：
质量：吨（-）；
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长度：米（!）； 时间：秒（"）； 力 ：牛顿（#）或千牛顿（$#）； 应力：牛 % 毫米（& # % !!&）； 压力：千牛 % 米（& $# % !&）。 ’(&(& 符号规定： ! ———船长，!；与《钢规》第 & 篇第 ’ 章第 ’ 节的定义相同； " ———船宽，!；与《钢规》第 & 篇第 ’ 章第 ’ 节的定义相同； # ———型深，!；与《钢规》第 & 篇第 ’ 章第 ’ 节的定义相同； $ ———吃水，!；与《钢规》第 & 篇第 ’ 章第 ’ 节的定义相同； %& ———方形系数；与《钢规》第 & 篇第 ’ 章第 ’ 节的定义相同； ’ ———航速，$)； ( ———重力加速度，( * + ( ,’! % "&； %) ———波浪系数； ! ———海水密度，! * ’ ( -&./ % !0； "* ———平面应力状态下结构任一点 1 方向的正应力，# % !!&； "+ ———平面应力状态下结构任一点 2 方向的正应力，# % !!&； #*+ ———平面应力状态下结构任一点 1 方向的剪切应力，# % !!&； "’ ———平面应力状态下结构任一点的第 ’ 主应力，# % !!&； "& ———平面应力状态下结构任一点的第 & 主应力，# % !!&； ", ———平面应力状态下结构任一点的相当应力，# % !!&； - ———材料换算系数，按《规范》第 & 篇第 ’ 章第 . 节规定。
’(0 构件尺寸 ’ ( 0 ( ’ 直接计算中的构件尺寸指的是建造尺寸，若采用净尺寸， 则许用应力应另作考虑。 ’ ( 0 ( & 构件带板和构件跨距点，按《钢规》第 & 篇第 ’ 章第 & 节规 定。 ’ ( 0 ( 0 按直接计算确定的构件尺寸如果小于《钢规》规定的尺寸， ·&·
则应经本社同意后才能被正式采用。
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第 ! 章 船舶总纵强度载荷计算
!"# 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，本章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的 $%&’()) 系统中 的计算程序 $$)**+), - .+ 和 $$)*!+), - .! 进行计算。
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式中：!% ———方形系数，不小于 " & ’。 设垂向波浪剪力的程序计算值为 )* ，则沿船长的设计垂向波浪
剪力 )+ 为： )（+ & ）$ )! !,)* ()
)（+ - ）$ - )* !,* ()
式中：)* ———由程序计算所得的离船尾（" & # + " & ,%）. 范围内的最大 波浪剪力，()；
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油船和散装货船： " ) &"
集装箱船：
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#)!)+ 波浪载荷计算
（&） 垂向波浪弯矩 "# 和剪力 $# 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 "% ，则沿船长的设计波浪弯矩 "& 为：
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,-·.
"（# + ）( + "· ),!· "%
（!） 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 #（ "）。
（1） 剪力、弯矩曲线 作用在 船 体 梁 上 的 静 水 剪 力 $（% "）和 静 水 弯 矩 &（% "） 为：
"
! $（% "）’ ［ !（ "）) #（ "）］2" 34 (
>7?@0A:B 分布，而航向属于均匀分布。
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（!） 计算波浪弯矩时航速取为 " 节，计算局部结构强度和疲劳
评估的波浪压力时航速取为船舶设计航速的 # $ !。 （%） 计算波浪弯矩时概率水平取 &" ’ (，计算局部结构强度和
疲劳评估的波浪压力时概率水平取 &" ’ %。
#)!)! 计算工况：
式进行计算。
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第 ! 章 船首底部结构的砰击强度分析
!"# 一般规定 !"#"# 本章规定了单体船船首底部结构的砰击强度分析原则。 ! " # " $ 当船首吃水小于 % ! %& " 或船舶在高海况下以较高航速航 行时可按本章方法进行船首底部结构砰击强度分析，以确定船首底部 结构的尺寸。 ! " # " ! 本章规定的船首底部结构砰击强度分析包括按 ’()* + ,-../0 理论编制的程序进行砰击压力短期预报、船首底部板格和纵骨 的抗塑性破坏分析和船首底部板架砰击强度分析。 ! "# " & 砰击压力可按本社的 1-23455 系统中的有关计算程序进 行计算。
!"#"! 计算方法及其假定 有关波浪载荷的计算基于下述假定：
（$） 波浪载荷可用二维 )、*、+ 线性理论或三维线性理论进行 计算，但必须经本社认可。
（!） 海况条件： ! 海浪谱采用下述的 , - . 谱：
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（!） 计算中所采用的图纸目录。 （#） 计算报告，它包括：
! 计算模型的详细说明（包括计算工况、结构模型化的 方法、边界条件、计算工况、载荷等）以及计算的结构 模型图；
" 计算所用的输入数据； # 计算结果（包括计算的主要应力数值结果、变形数值
结果（如果需要的话）和结构变形图）； $ 如需要的话，应提交结构修改的建议。 （$） 一般情况应提交计算报告中数据的磁介质文件。 !"!"% 当需要通过直接计算确定尺寸和结构型式超出本指南的 范围时，送审单位应提供详细的设计说明。 ! "! " & 直接计算如采用不同于本社 ’()*+,, 系统中的计算机程 序，则送审单位还应提供所采用的计算机程序的有关说明文件，并必须 征得本社同意。