45m全回转车客渡船有限元强度评估报告

45m 全回转车客渡船 有限元强度评估报告 1 概述 估依据 按照钢质 内河船舶建造规范 第 14 章“结构强度直接计算补充规定”第 7 节“局部结构强度计算” ， 对 45m 全回转车客渡船 进行了 有限元 强度 直接 计算， 计算荷载 仅考虑甲板荷载和舷外水压力的作用 。 纸资料 （ 1）、总布置图 （ ； （ 2）、基本结构图 （ ； （ 3）、主要横剖面图 （ ； （ 4）、 纵 横 舱壁图 （ ； （ 5）、稳性计算书 （ 。 2 主尺度 总 长 m 垂线间长 m 总 宽 m 型 宽 B m 型 深 D m 设计吃水 d (A/B) m/ 结构有限元模型 型范围 利用大型商用有限元软件 行 横向强度 建模和 计算。 运用 件进行建模及计算。 采用三维有限元模型，模型范围选取为整个船宽 ，舱段模型的纵向范围从 #25 肋位到 #65 肋位 （两端的横舱壁包括在模型内） ；垂向范围为 整个型深 。 其中甲板、 船底板、纵横 舱壁等平板结构用板单元模拟，肋板、船底桁材、甲板纵桁、甲板强横梁、舷侧纵桁、舷侧强肋骨、舱壁水平桁、舱壁垂直桁等腹板用板单元模拟，面板用梁单元 模拟；其它小的骨材及支柱用梁单元模拟。 有限元模型有结点 29709 个，单元 42139 个。有限元模型如图 示。 图 舱段有限元模型 图 舱段有限元模型 （隐去甲板） 图 舱段有限元 板厚分布 图 图 舱段有限元 板厚分布 图 （隐去甲板） 标系 取直角坐标系 ， 坐标原点位于船体 #25 船底中线 处 ， X 轴沿船长指向船首为正， Y 轴沿船宽指向左舷为正， Z 轴沿型深向上为正。 界条件 模型 的两端（简称 A 端和 B 端）均需约束 详细边界条件见下表 表 边界条件 位置 线位移约束 角位移约束 x y z x y z 方向 纵向 横向 垂向 绕纵轴旋转 绕横轴旋转 绕垂轴旋转 A 端 固定 固定 固定 B 端 固定 固定 固定 图 加边界约束后的 货舱段有限元模型示意图 4 载荷 算工况 考虑以下 2 种 工况： 甲板载荷 外部水压力 工况 1 均载 取吃水 +度水压力 工况 2 均载 +重型卡车集中载荷 取吃水 +度水压力 板载荷 况 1 甲板载荷 均载： 取甲板货物总重量为 240t，平均作用在甲板（扣除两边 上层建筑面积）上，换算得作用在甲板上的压力为 况 2 甲板载荷 集中 载 荷 ：取重型卡车重量为 85t，前轮为 1 个轴，分配重量为 10t，后轮为 3 个轴，分配重量为 75t（每轴 25 t） ；重型卡车对称于船体中线放置，后轴定位于 ，前轴定位于 ，左右轮间距取 2 米。载荷如图 图 中载荷 示意图 均载：取甲板货物总重量为 155t，平均作用在甲板（扣除两 边 上层建筑面积）上，换算得作用在甲板上的压力为 外水压力 由基线到水线处的水压力在软件中以场模拟，场的方程为 9 8 0 0 * (3 )z 5 许用应力 许用应力衡准是根据 钢质内河船舶建造 规范 (2009) 中 表 取， 许用应力 如下表 示。 表 用应力 构件名称 应力种类 许用应力(N/强力甲板、船底外板、纵舱壁板 e155 甲板纵桁、船底纵桁 z128 甲板纵骨 z153 船底及舷侧纵骨 141 横向强构件（实肋板、强肋z165 骨） 强横梁 128 肋骨 z188 横舱壁板 e175 板及骨材剪应力 105 纵、横舱壁骨材与普通骨材 z200 表中：e 板单元表面相当应力； l 板单元中面沿船长方向应力； z 梁单元节点合成应力 ， +z表示组合拉应力， 示组合压应力 ； 板单元剪应力 。 ； 注： 本 船主甲板，甲板纵桁，甲板强横梁，甲板纵骨，甲板开口 复板采用高强钢（ 许用应力须乘以换算系数 6 计算结果及应力水平 有限元的结果评估取值范围应基于模型中的中间舱段，本计算书选取 位的中间舱段进行应力评估。 各主要构件的应力结果见 板 板 载荷工况 相当应力 e (N/剪切应力 (N/许用应力c(N/许用 剪切 应力 (N/1 37（ 160(2 37（ 160(侧板 载荷工况 相当应力 e (N/剪切应力 (N/许用应力c(N/许用 剪切 应力 (N/1 55 105 2 55 105 底板 载荷工况 相当应力 e (N/剪切应力 (N/许用应力c(N/许用 剪切 应力 (N/1 55 105 2 55 105 底肋板 载荷工况 相当应力 e (N/剪切应力 (N/许用应力c(N/许用 剪切 应力 (N/1 65 105 2 65 105 横梁 载荷工况 相当应力 e (N/剪切应力 (N/许用应力c(N/许用 剪切 应力 (N/1 96(160(2 96(160(底龙骨 载荷工况 相当应力 e (N/剪切应力 (N/许用应力c(N/许用 剪切 应力 (N/1 28 105 2 28 105 板纵桁 载荷工况 相当应力 e (N/剪切应力 (N/许用应力c(N/许用 剪切 应力 (N/1 96(160(2 96(160(舱壁板 载荷工况 相当应力 e (N/剪切应力 (N/许用应力c(N/许用 剪切 应力 (N/1 75 105 2 75 105 舱壁板 载荷工况 相当应力 e (N/剪切应力 (N/许用应力c(N/许用 剪切 应力 (N/1 55 105 2 55 105 板纵骨 载荷工况 组合拉应力 +z (N/组合压应力 (N/许用应力z(N/许用应力z(N/1 34(234(2 178 191 234(234(侧纵骨 载荷工况 组合拉应力 +z (N/组合压应力 (N/许用应力z(N/许用应力z(N/1 41 141 2 41 141 梁、肋骨骨材 载荷工况 组合拉应力 +z (N/组合压应力 (N/许用应力c(N/许用应力z(N/1 88 188 2 88 188 、横舱壁骨材 载荷工况 组合拉应力 +z (N/组合压应力 (N/许用应力c(N/许用应力z(N/1 00 200 2 00 200 7 结论 核结果 经过 有限元 强度 直接计算评估 分析 ，可以得出结论： 本船船体结构 强度 满足钢质 内河船舶建造规范 2009 关应力衡准 要求 。 形 云图 注： 单位 m。 图 1 舱段变形云图 分布（工况 1） 图 2 舱段变形云图 分布（工况 1 隐去甲板 ） 图 3 舱段变形云图 分布（工况 2） 图 段变形云图 分布（工况 2 隐去甲板 ） 力云图 注： 单位 图 1 舱段应力云图分布（工况 1相当应力） 图 段 应力云图分布（工况 2相当应力） 隐去甲板 图 段 应力云图分布（工况 2相当应力） 图 段 应力云图分布（工况 2相当应力） 隐去甲板 图 板 应力云图分布（工况 1相当应力） 图 板 应力云图分布（工况 2相当应力） 图 板 应力云图分布（工况 1 剪切 应力） 图 板 应力云图分布（工况 2 剪切 应力） 图 侧外板 应力云图分布（工况 1相当应力） 图 侧外板 应力云图分布（工况 2相当应力） 图 侧外板 应力云图分布（工况 1 剪切 应力） 图 侧外板 应力云图分布（工况 2 剪切 应力） 图 底外板 应力云图分布（工况 1相当应力） 图 底外板 应力云图分布（工况 2相当应力） 图 底外板 应力云图分布（工况 1 剪切 应力） 图 底外板 应力云图分布（工况 2 剪切 应力） 图 底肋板 应力云图分布（工况 1 相当 应力） 图 底肋板 应力云图分布（工况 2 相当 应力） 图 底肋板 应力云图分布（工况 1 剪切 应力） 图 底肋板 应力云图分布（工况 2 剪切 应力） 图 横梁 应力云图分布（工况 1 相当 应力） 图 横梁 应力云图分布（工况 2 相当 应力） 图 横梁 应力云图分布（工况 1 剪切 应力） 图 横梁 应力云图分布（工况 1 剪切 应力） 图 底龙骨 应力云图分布（工况 1 相当 应力） 图 底龙骨 应力云图分布（工况 2 相当 应力） 图 底龙骨 应力云图分布（工况 1 剪切 应力） 图 底龙骨 应力云图分布（工况 2 剪切 应 力） 图 板纵桁 应力云图分布（工况 1 相当 应力） 图 板纵桁 应力云图分布（工况 2 相当 应力） 图 板纵桁 应力云图分布（工况 1 剪切 应力） 图 力云图分布（工况 1 剪切 应力） 图 舱壁应力云图分布（工况 1相当应力） 图 舱壁 应力云图分布（工况 2相当应力） 图 舱壁 应力云图分布（工况 1 剪切 应力） 图 舱壁 应力云图分布（工况 2 剪切 应力） 图 舱壁 应力云图分布（工况 1相当应力） 图 舱壁 应力云