结构设计与强度校核

1、专业综合训练任务书：49.9米150吨冷藏船结构设计及总纵强度计算一、综合训练目的1、通过综合训练，进一步巩固所学基础知识，培养学生分析解决实际工程问题的能力，掌握静水力曲 线的计算与绘制方法。2、通过综合训练，培养学生耐心细致的工作作风和重视实践的思想。3、为后续课程的学习和走上工作岗位打下良好的基础。二、综合训练任务1. 150吨冷藏船结构设计，提供主要构件的计算书。2. 参考该船图纸和相关静水力资料、邦戎曲线图，按照钢质内河船舶建造规范的要求进行总纵强度计算，提供总纵强度计算书。3. 参考资料：1）中国船级社.钢质海船入级与建造规范 20092）王杰德等.船体强度与结构设计北京：国防工业

2、出版社，19953）聂武等.船舶计算结构力学哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2000三、要求：1、专业综合训练学分重，应予以足够重视；2、计算书格式要符合要求；如船体结构设计计算书应包括：（a）对设计船特征（船型、主尺度、结构形式等）的概述，设计所根据的规范版本的说明等；（b）应按船底、船侧、甲板的次序，分别写出确定每一构件尺寸的具体过程，并明确标出所选用的尺寸。（c）计算书应简明、清晰、便于检查。3、强度计算：a）按第一、二章的要求和相关表格做，如静水平衡计算，静水弯矩计算等；b）波浪弯矩等可按规范估算；c）相关表格用计算器计算，表格绘制于“课程设计”本上注意：请班长到教材室领取课程设计的本子

3、和资料袋（档案袋），各位同学认真填写资料袋封面。4、专业综合训练总结：300500字。四、组织方式和辅导计划：1、参考资料：a）船体强度与结构设计教材b）某船的构件设计书c）某船的总纵强度计算书d）钢质内河船舶建造规范，最好2009版2、辅导答疑地点：等学校安排。五、考核方式和成绩评定：1、平时考核成绩：参考个人进度。2、须经老师验收合格，故应提前一周交资料，不合格的则需回去修改。3、 第18周星期三下午4: 00前必须交资料，资料目录见第 2页。4、一旦发现打印、复印、数据格式完全相同等抄袭现象，均按规定以不及格计。5、成绩由指导教师根据学生完成质量以及学生的工作态度与表现综合评定，分为优、

4、良、中、及格、 不及格五个等级。六、设计进度安排：1、有详细辅导计划，但具体进度可根据个人情况可以自己定。附录：档案袋内资料前2页如下2专业综合训练49.9米150吨冷藏船结构设计及总纵强度计算学 院：武汉船舶职业技术学院专 业：船舶工程班 级： 10315指导教师：刘建全学生姓名:学 号： 一起迄日期：3.11、专业综合训练任务书,2、150吨冷藏船主要构件计算书，,，.,.?2.0 说明,，.,.,2 1外板 .,.,. ,2 2甲板 .,.,.,2.3 双层底,，.,2.4 舷侧骨架,，.,25甲板骨架 .,.,2.6 支柱,.,.,2.7 舷墙设计（可以不做），,，.,2.8 总强度校

5、核，,，.，,，.,3. 150吨冷藏船空载（或满载）总纵强度计算书3.1 刖言,.,3.2总纵弯曲外力计算,3.3船体扭转外力计算（忽略不做）,3.4船体总强度校核（忽略扭转），,，3.5变形校核（忽略不做），,，3.6屈曲强度校核,3.7 宣口匕,，.,4. 参考文献,.,5. 专业综合训练总结说明：此2页可打印后再填。8150t冷藏船结构设计、说明1.1本船主要工作于A级航区的内河小型货船，结构按钢质内河船舶建造规范(2009)简称内规要求进行设计。1.2结构形式本船采用局部双层底横骨架式，舷侧部分采用肋骨交替骨架，并设有舷侧纵 桁，其他部分用普通肋骨，甲板采用单甲板横骨架式。1.3结构

6、材料全船结构采用一般强度船用结构钢，即 ZCA钢，。3=235Mpa1.5主尺度总长 Loa=49.9m计算船长L=45.00m设计吃水T=2.80m最大吃水T=3.10m型宽 B=8.50m型深 D=4.00m设计排水量D1=598t最大排水量D2=684t肋骨间距s=0.55mB/D=2.15L/D=11.25二、外板设计2.1船底板船舶中部底板厚度t应不小于按2.3.2.1计算所得之值t=a ( aL+ 3s+ 丫)a 航区系数，A 级航区取 a=1, 0=0.076, (3 =4.5 丫 =-0.4t1=1 x (0.076 x 45+4.5 x 0.55 0.4 ) =5.5mm实取

7、t1=8mm船底板t2=4.8s d r取 s=0.55m d=2.8m r=1.25m得 t2=4.8 x 0.55 x J2.8 +1.25 =5.3mm实取t2=8mm2.2平板龙骨按内规平板龙骨宽度应部小于0.1B ,船中部平板龙骨应按船底厚度增加1mmb> 0.1B=0.1 x 8500mm=850mm实取 t=9mm b=1000mm2.3觥列板按内规觥列板厚度应按船中部船底厚度增加0.5mm实取t=9mm2.4舷侧外板按内规2.3.4.1船中部及过渡区域舷侧外板厚度应不小于船底板厚度的0.9倍。实取t=8mm.2.5舷侧顶板按内规2.3.5舷侧顶板厚度应比舷侧外板厚度增加1

8、mm宽度不小于0.1D.b=0.1D=0.1 x 4000mm=400mmft取 b=400mm t=9mm三、甲板3.1强力甲板按内规2.4.1.1实取t=8mm3.2船中部甲板边板按内规2.4.1.3实取 t=9mm,b=850mm.四、双层底按内规2.6.1取双底高h=800mm每3档肋位设一实肋板，不设实肋板的部位设组合肋板，肋距s=0.55m0.55 x 3=1.65m<2.5m 满足要求4.1中桁材和旁桁材该船中部平板龙骨厚度t=9mm按内规2.6.4取中桁材厚度t=mmh/t= 900/8=112.5 设置垂直扶强材按内规2.6.2.3扶强材宽度为厚度的8倍，故采用扁钢8

9、X 70为扶强材。按内规2.6.5取旁桁材与船底板同厚t=8mm4.2实肋板和水密肋板按内规2.6.2.3实肋板厚度与所在部位的船底板厚度相同，取t=8mm水密肋板与实肋板高度比为 800/8=100设置加强筋，其间距应不小于双层底高度，实取800mm ,采用8 X 70为加强筋。4.3内底板按内规» 2.3.9取内底板t=8mm本船内底板计算水柱按规范规定为h=3.1m4.4组合肋板按内规2.6.6组合板的船底骨材剖面模数应B不小于按下式计算所得值一 2w = 3.8s d , r l本船航行于 A级航区，取 r=1.25m, s=0.55m, d=2.8m, l=2.4m得 W=

10、3.8X 0.55 x (2.8+1.25 ) x 2.42 =48.75cm3实取该船舶底骨材为不等边角钢 L 100 X 63X6（查表）其连带板在内底剖面模数 w=54.6015cm>48.75cm3内底骨材的剖面模数应不小于船底骨材的0.85倍48.75X 0.85=41.44cm3实取船内底骨材为不等边角钢 L 100 X 63X 6其连带板在内的剖面模数W=54.6015cm3>41.44cm3 (满足要求)五、舷侧骨架5.1强肋骨按内规2.7.3.1强肋骨剖面模数W应不小于按下列计算所得之值2w = Ks (d - r)l(GR1)取 K=4, s=1.65m, d=

11、2.8m, r=1.25m, l=2.5m得 w=4X 1.65 x (2.8+1.25 ) x 2.5 2=167.06cm3实取上222°8 1205.2普通肋骨按内规2.7.2.1普通肋骨剖面模数 W应不小于按下列计算所得之值(cn3)取 K=4.9, s=0.55m, d=2.8m, r=1.25m, l=2.5m得 w=4.9X 0.55 X (2.8+1.25 ) X 2.52=68.21cm3实取 L=100X 63 x 6查表符合要求10 2008 1205.3舷侧纵桁按内规2.7.4.1舷侧纵桁与强肋骨剖面尺寸相同，实取上 六、甲板骨架6.1普通甲板横梁按内规2.8

12、.1.1横梁的剖面模数w应不小于按下式计算所得之值。w=5cshl 3(cm3)按强力板 A级航区取 c=1.45 , s=0.55m, h=0.5m, l=2.6m得 W=5< 1.45 x 0.55 x 0.5 x 2.6 2=13.478cm3按内规，强力甲板横梁的剖面惯性矩I应不小于按下式计算所得值：I=3wl=3 X 13.478 x 6=105.13cm4实取 L=100X 63 x 6查表符合要求6.2甲板纵桁按内规2.8.3横骨式的甲板纵桁剖面模数W应不小于按式中计算所得值W=kcbh2(cM)取强力甲板 k=0.03L+4.8=0.03 X 45+4.8=6.15c=1

13、.45 b=1.6 h=0.5m c=3.3 代入得 W=6.15 x 1.45 x 1.6 x 0.5 x 3.3 2=77.69cm3按内规甲板纵桁的剖面惯性矩I应不小于下式计算所得值I=2.75wl(cM)=2.75 X 77.69 X 3.3=705.04 cm4试取±虬迺8 1206.3甲板强横梁按内规强横梁的剖面尺寸取与甲板纵桁相同实取L 10 2008 120106.4 舱口围板按内规2.4.8.4.1 取舱口围板板厚为t=8mm 高度h=600mm6.4支柱按内规2.11.2支柱的剖面尺寸 中133x8型材的剖面模数与惯矩的计算表构件名称构件尺寸(mm构件剖面积(cm

14、2 )距参考轴(cm)(cm3)惯矩(cm4)白身惯性矩(cm4)带板8X 550440000面板8X 1209.620.8199.684153.3440腹板10X 2002010.42082163.2666.67总和A=73.6B=407.68C=6983.214e=5.54cm1=4724.31 cm4冷藏船强度校核150t一静水剪力与静水弯矩1主要数据船长 L=45.00m站距 "=4 .50 m密度 =1.00t/ m3重力加速度g = 9.80 m/$22原始资料(1) 全船重量重心汇总表(2) 静水力曲线图(3) 邦戎曲线图3满载到港状态下的有关数据总重量 W=5630k

15、N浮心纵向坐标Xb -_1.6lm重心纵向坐标Xg - _l.l6m水线面面积A=288 m2平均吃水 dm =2.72m纵稳心半径R=65.5m漂心纵向坐标 Xf =_2.2lm4第一次近似计算月首吃水df1=dm Xg RXb j L_ Xf：=2.81m舟尾吃水da1=dm- Xb iLXf"=2.61mR 2浮力 B1 =5618.34 kN浮心坐标 xb1 - -1 .212 m5第二次近似计算艄吃水 df2=df-；-Xf =2.88m舟尾吃水da2 =da1 W B1 一 iL Xf = 2.56m:，g，A R 2浮力 B1=5629.37 kN浮心坐标 xb1 -

16、-1.151 m14精度检查W -B25630 -5629 .37 =0.011 % <0.1%W5630Xg - Xb2-1.16 1.15= 0.022 % :：: 0.1%456静水剪力直及弯矩Ms计算(见附表)二 静波浪剪力 叽及弯矩Mw计算按内规» 2.2.4.3及2.2.4.5、2.2.4.6有关规定得：M W = ： M Kh K cbL2BkN .m式中：Kh中拱波浪弯矩系数，Kh = (83 + 6.95L - 0.045 L2 )K 10'2K，修正系数,Kcb = 0.404 + 0.612 Cb + 0.116 Ca m航区波高修正系数，A级航区

17、：a m =1.0 ； B级航区：a m =0.45 ；C级航区：。M =0.07FW =、F , K1K 2LB kN 2-J式中：K1系数，K1 = (1423 + 7.55L - 0.1L )' 10K2系数，K2 = 0.5+0.5Cb« f航区波高修正系数，A级航区：« f=1.0 ； B级航区：a=0.45;C级航区：。F =0.07M w =3758.89 kN .mNw=477.44kN根据其分布规律得35号肋位处m w =3758.89 kN .m Nw=217.50kN三总纵强度校核计算剖面选取船中附近有货舱口的35#肋位1参考图纸和计算书(1)

18、 150t冷藏船基本结构图(2) 150t冷藏船中横剖面图(3) 150t冷藏船肋骨型线图(4) 弯矩和剪力计算书2计算载荷计算弯矩 M=11572.7kN .m计算剪力N=380.22kN3船体材料计算剖面的所有构件均采用低碳钢，屈服极限235 .2 N/mm4许用应力(1) 总纵弯曲许用应力氐】=0.5ciY(2) 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 匕:一-2】=0.65；一-Y 在横舱壁处 上；2 JY(3)许用剪应力=0.35舟5总纵弯曲正应力编号构件名称构件尺寸A(mm剖面积A (cm2)至基线距离Z静距Az2(cmm)惯性矩2 2cm m白身惯性距中和轴距离ZJ

19、m)总纵弯曲应力2。(N/mm )1平板龙骨9 x 42538.25-1.57-26.332船底板8X 2700216-1.57-26.333内底板8X 41003280.8265.0214.140-0.77-12.9108244觥列板9X 1670150.30.47571.3933.9110.42-1.09-18.285舷侧外板8 X 26502122.275482.31097.2124.060.7111.916舷侧顶板9 X 400363.8136.8519.840.482.2337.397中底桁9 X 800720.428.811.523.84-1.1719.628旁底桁8 X 8006

20、40.425.610.243.4-1.1719.629舷侧纵桁10 X2008 X12029.62.368.08156.58-0.7312.2410甲板纵桁10 X2008 X12029.63.95116.92461.830.472.3839.9111甲板板8X 175014045602240-2.4340.7512甲板边板9 乂85076.543061224-2.4340.7513舱口围板8 乂600484.3206.4887.521.442.7345.78A=1440.25B=2267.314C=7000.89(1)剖面中和轴到基线距离e=B= 2267.314= 1.57 m1440 .

21、25A15(2)剖面惯性矩：I= 2(c-A e2)=2( 7000.89 1440.25 X 1.572 )=6901.64cm2 -宿(3) 剖面上各构件的应力为："=Z i 10 ( N / mm 2)I甲板处剖面模数为：I 6901 .642W= = 2840 .18 cm2 - mD - e 4-1.57船底处剖面模数为：W = L = 6901 .64 = 4395 .95 cm2 - m e 1.57舱顶处剖面模数为：I6901 .649W = = = 2277 .77 c吊D - e h 4 - 1.570.6(2)按规范校核总纵强度规范确定的船体中部最小剖面模数按W0 = aK1K2LBD = 2082.71(cnb m由此可见W>W/因此该船总强度满足内规要求。四 静水弯曲应力与合成弯曲应力校核按内规224.8 及2.2.4.10 所述:3210 N / mmWv式中：M q