船体强度与结构设计计算书.docx

1500 m3耙吸式挖泥船 基 本 设 计标记数量修改标号记签字日期总纵强度计算书文件编号编制周晗班级2班校对学号3009205278标检总面积共18 页第1页审核天津大学建工学院船舶工程系审定日期2012.8.25目 录1.计算说明 32. 剪力和弯矩计算42.1计算重量分布和浮力分布42.2计算静水剪力和静水弯矩52.2.1 分别绘制站间载荷、剪力和弯矩图72.3 计算总纵弯矩值和剪力值83 总纵弯曲应力、受压构件的稳定性校核及折减计算113.1 临界应力失稳计算134 结论141计算说明本计算书是1500 m3耙吸式挖泥船总强度计算书，涉及到挖泥船的静水弯矩、剪力，波浪附加弯矩、附加剪力，计算总弯曲应力等等，以校核是否满足设计要求。这里我们只计算满载到港的情况。具体计算内容如下：1.1 计算内容（1） 静水弯矩、剪力（2） 波浪附加弯矩、附加剪力（3） 剪力、弯矩合成（4） 计算总弯曲应力、受压构件的稳定性校核及折减计算（5） 折减后的高次总弯曲应力计算（6） 计算结果分析及结论（7） 计算工况：满载出港（8） 计算状态：中拱和中垂1.2 主要技术参数船长：78米；满载排水量：5020吨；平均吃水：5.4米；站距：米，波高：4米；重心在舯前：米;艏吃水:米;尾吃水: 米。主尺度：船长：78米，船宽：14.5米，型深：6.3米，设计吃水5.1米，肋距：0.6米，强框架间距：1.8米。海水密度：10.055KN/m3船体材料：计算剖面的所有构件均采用低碳钢，屈服极限 Y=235.2N/mm2许用应力：1. 总纵弯曲许用应力 ：=0.5Y2. 总纵弯曲与板架局部弯曲合成应力的许用应力：在板架跨中 ： 1+2=0.65Y在横舱壁处： 1+2=Y1.3静水弯矩计算资料(1)站间重量（吨） 表（1-1）0112233445566778899105760562.71681.581183.623177.206202.028274.463472.659454.598456.4481011111212131314141515161617171818191920418.771408.105405.117401.806435.472166.794147.99383.40174.61954.859(2)静水平衡状态各站横剖面浸水面积（ 表（1-2） 01234567891010234156667275777777771112131415161718192077777878797868512552 剪力和弯矩计算2.1 计算重量分布和浮力分布根据表（1-1）绘制站间重量分布曲线：图2-1 站间重量分布梯形图依据表（1-2）计算静水浮力：表（2-1） 静水浮力计算图2-2 浮力分布曲线图2.2 计算静水剪力和静水弯矩根据表格（1-1）和表格（2-1）绘制静水剪力和静水弯矩的计算表格如下： 表（2-2）静水计算站号理论站间重量（吨）理论站间重量（KN）理论站间浮力（KN）理论站间载荷（KN）（3）-（4）第（5）列自上至下和第（6）列积分对第(5)列不封闭的修正值剪力值（6)*L/2对第（10）列的不封闭值的修正弯矩值理论站号（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）（10）（11）（12）0000-157.605565.105647.03925-81.9342-81.9342-81.9342-7.28985-74.6443-159.772-128.153-31.619211-262.716615.2441254.864-639.62004-721.554-885.423-14.5797-706.975-1726.57-256.305-1470.2722-381.581800.3101901.90325-1101.59364-1823.15-3430.12-21.8696-1801.28-6688.74-384.458-6304.2933-4183.6231801.3412392.0845-590.74287-2413.89-7667.16-29.1594-2384.73-14951-512.61-14438.444-5177.2061738.3912705.8005-967.40964-3381.3-13462.4-36.4493-3344.85-26251.6-640.763-25610.855-6202.0281981.8952882.26575-900.37107-4281.67-21125.3-43.7391-4237.93-41194.4-768.915-40425.566-7274.4632692.4822980.302-287.81997-4569.49-29976.5-51.029-4518.46-58454.2-897.068-57557.177-8472.6594636.7853019.51651617.26829-2952.22-37498.2-58.3188-2893.9-73121.5-1025.22-72096.388-9454.5984459.6063019.51651440.08988-1512.13-41962.6-65.6087-1446.52-81827-1153.37-80673.699-10456.4484477.7553019.51651458.23838-53.8949-43528.6-72.898519.00362-84880.7-1281.53-83599.21010-11418.7714108.1443019.51651088.627011034.732-42547.8-80.18841114.92-82968.1-1409.68-81558.41111-12408.1054003.5103019.5165983.993552018.726-39494.3-87.47822106.204-77013.9-1537.83-754761212-13405.1173974.1983039.12375935.074022953.8-34521.8-94.76813048.568-67317.4-1665.98-65651.51313-14401.8063941.7173058.731882.985863836.786-27731.2-102.0583938.843-54075.8-1794.14-52281.71414-15435.4724271.9803078.338251193.642075030.428-18864-109.3485139.775-36784.7-1922.29-34862.51515-16166.7941636.2493078.33825-1442.089113588.339-10245.2-116.6383704.976-19978.1-2050.44-17927.71616-17147.9931451.8112862.6585-1410.847172177.491-4479.37-123.9272301.419-8734.78-2178.59-6556.191717-1883.401818.1642333.26275-1515.09894662.3924-1639.49-131.217793.6097-3197-2306.75-890.261818-1974.619732.0121490.151-758.13861-95.7462-1072.84-138.50742.76095-2092.04-2434.9342.85271919-2054.859538.167588.2175-50.05071-145.797-1314.39-145.7970-2563.05-2563.05-0.0038920由表（2-2）可知：满载重量：W=49246.2KN 重心坐标 米 艏吃水: 米；尾吃水: 米 最大剪力值 Nmax= 满足精度要求。2.2.1 分别绘制站间载荷、剪力和弯矩图如下图2-3 站间载荷分布图图2-4 静水载荷剪力图图2-5 静水弯矩图2.3 计算总纵弯矩值和剪力值：根据表格（1-2）和（2-2）进行总纵弯矩值和剪力值的计算： 表（2-3）波浪载荷（2-3）合成剪力及弯矩计算理论站号波面下横剖面浸水面积（m)静水下横剖面浸水面积横剖面积浸水面积增值（3）-(2)对（4）列的积分对（5）列的积分静波浪剪力不封闭调整修正后的剪力波浪弯矩不封闭修正值修正后的静水剪力静水弯矩合成剪力合成弯矩（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）（10）（11）（12）（13）（14）（15）（16）023.210-13.2-13.2-13.2-258.816-504.6910-504.691142.423-19.4-45.8-72.2-898.012-10.3036-887.708-2760.5-1247.14-1513.36-74.6443-31.6192-962.353-1544.98259.4241-18.42-83.62-201.62-1639.56-20.6072-1618.95-7708.77-2494.28-5214.49-706.975-1470.27-2325.93-6684.76372.1756-16.17-118.21-403.45-2317.77-30.9108-2286.86-15425.6-3741.42-11684.1-1801.28-6304.29-4088.14-17988.4477.0166-11.01-145.39-667.05-2850.7-41.2144-2809.48-25504.1-4988.56-20515.5-2384.73-14438.4-5194.22-34953.9577.0972-5.09-161.49-973.93-3166.37-51.518-3114.86-37237.4-6235.7-31001.7-3344.85-25610.8-6459.71-56612.5670.14754.86-161.72-1297.14-3170.88-61.8216-3109.06-49595-7482.84-42112.2-4237.93-40425.5-7347-82537.7762.067714.94-141.92-1600.78-2782.66-72.1252-2710.54-61204.4-8729.98-52474.5-4518.46-57557.1-7229-110032856.377720.63-106.35-1849.05-2085.23-82.4288-2002.8-70696.8-9977.12-60719.7-2893.9-72096.3-4896.71-132816951.427725.58-60.14-2015.54-1179.18-92.7324-1086.45-77062.4-11224.3-65838.2-1446.52-80673.6-2532.97-1465121050.147726.86-7.7-2083.38-150.976-103.036-47.9398-79656.2-12471.4-67184.819.00362-83599.2-28.9362-1507841151.117725.8945.05-2046.03883.3066-113.34996.6462-78228.2-13718.5-64509.71114.92-81558.42111.567-1460681258.347718.6689.6-1911.381756.81-123.6431880.453-73080-14965.7-58114.32106.204-754763986.657-1335901367.437810.57118.83-1702.952329.93-133.9472463.876-65110.8-16212.8-488983048.568-65651.55512.444-1145491477.67780.33129.73-1454.392543.649-144.252687.899-55607.3-17460-38147.43938.843-52281.76626.742-90429.11584.7279-5.72124.34-1200.322437.965-154.5542592.519-45893.2-18707.1-27186.15139.775-34862.57732.295-62048.61691.8778-13.87104.75-971.232053.859-164.8582218.717-37134.1-19954.2-17179.93704.976-17927.75923.693-35107.61785.6368-17.6373.25-793.231436.231-175.1611611.392-30328.5-21201.4-9127.082301.419-6556.193912.811-15683.31870.651-19.636.02-683.96706.2531-185.465891.7179-26150.6-22448.5-3702.1793.6097-890.261685.328-4592.361938.3825-13.383.04-644.959.60604-195.768255.3744-24657.2-23695.7-961.53542.76095342.8527298.1354-618.683205.175-0.17-10.51-652.37-206.072-206.072-0.0002-24942.8-24942.8-0.004280-0.00389-0.0002-0.00817根据上表分布绘制合成剪力图和合成弯矩图如下：图2-6 合成剪力图图2-7 合成弯矩图由表格（2-3）可以得到最大弯矩值和最大剪力值：最大剪力值： Nmax=7732.295 KN最大弯矩值： Mmax=-150784 KN.m3 总纵弯曲应力、受压构件的稳定性校核及折减计算计算剖面选在弯矩最大的船中66.5号肋位，参与总纵弯曲的构件如图3-1所示：图3-1 66.5号肋位剖面图各个构件的名称、尺寸、面积及其形心到到参考轴的距离如表3-1所示。参考轴选在船底基线。表 3-1 参与总弯曲构件构件编号构件名称构件尺寸（mm）构件剖面积（）距参考轴距离（m）静力矩（cm2*m）惯性矩(cm2*m2)构件自身惯性矩(cm2*m2)矩中和轴距离(m)总纵弯曲应力(N/mm2)1平板龙骨232.22.0000.0063-3.2684.592箱 型 内龙 骨4400.3314.524.790.92-2.9376.033箱 型 底纵 骨L15.00.060.930.060.013-3.283.044箱 型 上纵 梁 22.82.659.28154.120.017-0.6617.125箱 型 上下 弧 板6001023.03069.183.06-0.266.756箱型纵骨L1515300.61.22.209.318.6665.5822.32145,20.0130.0130.025-2.66-2.06-1.0669.0253.4527.517箱型竖板 2400.7518013545-2.5165.138箱型斜板 2582.2567.61248.7277.615-1.0627.509船 底 板 2560000.006-3.2684.5910舭 板 2800.6168100.893.34-2.6669.0211侧 板 6083.051854.45655.92731.63-0.215.4512顶 列 板 2405.6513567661.4452.39-62.0113船底纵骨L1010000.297-3.2684.59314舭 纵 骨L33.70.413.485.390.09-2.8674.2115舷侧纵骨L67.71.6108.32173.310.057-1.6643.0816舷侧纵骨LL22.266.63.04.466.6293.04199.81289.30.0150.045-0.261.146.75-29.5817甲板边板 2106.313238334.90.0033.04-78.8818甲 板 板 154478.56.56.510922827.5709818378.0.0030.0043.243.24-84.07-84.0819甲 板纵 行2486.0148889280.532.74-71.120甲板纵骨L202.46.01214.47286.40.442.74-71.121泥仓纵骨LL88.866.62.05.0177.6333355.216650.060.04-1.261.7432.70-45.1522泥仓竖壁5604.3240810354.746.671.04-26.9823泥仓斜壁 3361.5504756123.48-1.7645.6724泥仓竖壁 880.2723.766.41522.22-2.9977.59求和：5053.516473.3382753.473求和可知：剖面面积 A= 5053.5 cm2静力矩： B= 16473.33 cm2*m惯性矩： C= 80882.86+1870.612=82753.473 cm2*m2=B/A= 3.26 mI=2（C-2*A）=2（CB2/A）=58107.876 cm2*m23.1 临界应力失稳计算满载中垂状态。船体梁中和轴以下处于受拉状态，中和轴以上处于受压状态。故只需要计算中和轴以上部分受压板及纵骨的临界应力。受压纵骨架式甲板的临界应力计算公式： (N/mm2) (3-1)受压板的临界应力 表（3-2）构件名称编号板长边a（cm）板短边b(cm)板厚t(cm)(100tb)2板的临界应力cr(N/mm2)甲板板1818065.91.12.786211.736甲板边板1718065.91.44.513235.2受压纵骨剖面要素及临界应力计算表格如下：计算公式： (N/mm2) （3-2）式中a 为肋板间距：a=180cm 。be为带板的宽度， 。计算可以得到be=30cm。E=200GPa。所以： (N/mm2)而 0.5Y=0.5*235.2=117.6 (N/mm2) E0.5 Y所以纵骨的临界应力 R按下式计算： (N/mm2)经计算可以得到： (N/mm2)纵骨满足其稳性要求。4 结论经过以上步骤的计算，同过比较可以得到以下结论：1. 船体强度设计满足要求。最大弯曲应力 小于许用应力： 。2. 船体满足稳性要求。临界应力都大于最大弯曲应力，在船体构件承受最大弯曲应力时，船体并不会失稳。