上层甲板室构件强度直接计算

1、技术设计船体上层甲板室强度计算书标 志数量修改单号号签字日期图样标记重量(kg)比例设 计描 图N01校 对描 校标 检共 23 页第 1 页审 核审 定日 期 目录1. 说明32. 主尺度33. 图纸及资料34. 结构模型44.1 模型范围44.2 坐标系44.3 单元网格54.4 材料参数54.5 计算载荷64.6 边界条件75. 计算结果85.1 计算结果汇总85.2 计算结果显示（见附图）96. 结论9附图：各构件变形及应力云图101. 说明本船为单底、单甲板双体旅游客船；全船为钢质结构（钢材屈服极限Mpa），全船为横骨架式结构；舷侧为交替肋骨式结构。根据中国船级社2009版钢质内河船

2、舶建造规范（以下称规范）第二篇第十四章节的规定，该船上层甲板室是大跨度结构，中间不设支柱，按照节的要求，上层甲板室主要构件的确定采用直接计算方法确定。本次计算采用大型有限元计算软件MSC.Patran/MSC.Nastran(2008)，以基本结构图（QDH601-110-03）、典型横剖面图（QDH601-110-02）以及各层甲板及其以下围壁图（QDH601-141-01、QDH601-41-02、QDH601-141-03）为依据建模。所有计算外载荷按照规范规定取值。 2. 主尺度总 长：LOA48.00m设计水线长：LWL46.00m垂线间长：LPP45.00m计算船长：L45.00m

3、型 宽：B11.20m型 深：D2.90m设计吃水：d1.80m3. 图纸及资料甲板及其以下围壁结构图QDH601-141-01、QDH601-41-02、QDH601-141-03基本结构图：QDH601-110-03主要横剖面：QDH601-110-024. 结构模型4.1 模型范围上层建筑有限元模型范围为：纵向：取#-3#81内构件，包括甲板纵桁，侧围壁板，横隔板以及扶强材；横向：取整个船宽，包括甲板强横梁、甲板横梁；垂向：取主甲板以上主要构件，包括强横梁、纵桁下垂直桁。其他区域的构件均按设计图纸建模。具体的有限元模型如图1、2、3。4.2 坐标系取右手直角坐标系，原点取在#0主甲板中线

4、处，x轴沿船艏方向，y轴沿左舷方向，z轴指向高度方向。图1 上层建筑模型图图2 上甲板层结构图3 游步甲板层结构图4 顶棚甲板层结构4.3 单元网格模型中主要采用板壳单元、梁单元，杆单元。板单元均为四边形为主，网格大小250×250。.上层建筑各甲板板（上甲板、游步甲板、顶棚甲板）、内横舱壁板用板壳（shell）单元模拟。甲板纵桁、强横梁、普通横梁、围壁垂直桁、舱壁扶强材用梁（beam）单元模拟。尾部承压支柱用杆（rod）单元模拟。 模型共有27403个节点，25065个板单元，492个三角形单元，11294个梁单元，30个杆单元。4.4 材料参数本模型以mm为单位建立，故参数取：钢

5、材：E=2.1×105M Pa； =0.3 ；=7.85×10-9 kg/mm34.5 计算载荷千岛湖260客位仿古游览船的上层甲板室跨度达到28.50 m，超出规范规定，故按照规范第二篇第十四章第14.7.1.1节的要求，其上的构件采用直接计算确定。本计算书所使用的载荷按规范2.8.1.1要求，上甲板水柱高度取0.45 m；游步甲板水柱高度取0.45 m；顶棚甲板水柱高度取0.2 m。以上压力是采用均布压力的形式施加，具体见图5、图6和图7。游步甲板大开口的载荷按规范计算以均步载荷的形式施加，同时还考虑结构自重的影响。在Patran直接设置考虑质量的自重，具体操作是在Lo

6、ads/BC的inertisl Load设置z轴向下的-9810 mm/s2的加速度。游步甲板舱口纵桁上施加的线载荷取：-4.4099998 N/mm。图5 上甲板载荷(-0.0044145002 N/mm2)图6 游步甲板载荷(-0.0044145002 N/mm2)图7 顶棚甲板层压载(-0.001962 N/mm2)图8 自重 4.6 边界条件 按规范要求，上层甲板室无支柱甲板结构有限元模型：在其围壁结构下缘节点上施加全位移约束：ux =0，uy=0，uz=0，x=0，y=0，z=0，即刚性固定。在垂直桁下缘施加约束：ux =0，uy=0，uz=0。本计算偏于安全考虑将上甲板强横梁下垂直

7、桁与主甲板相连接的节点取ux =0，uy=0，uz=0；上甲板下内部横隔板与主甲板连接的节点取：ux =0，uy=0，uz=0，x=0，y=0，z=0；上甲板纵桁下垂直桁与主甲板连接节点取ux =0，uy=0，uz=0；其它各层纵桁和强横梁下垂直桁与下端甲板连接节点取铰接，即ux =0，uy=0，uz=0。具体见图9。图9 约束示意图5. 计算结果5.1 计算结果汇总表1 上层建筑模型板单元应力校核构件板单元最大相当应力e（Mpa）许用相当应力e（Mpa）满足规范情况上甲板板 43175满足上甲板下内部横隔壁 31.2175满足游步甲板板 68.4175满足游步甲板下内部横隔壁 103175满

8、足顶棚甲板板 34.6175满足表 2 上层建筑模型梁单元应力构件梁单元最大轴向应力梁单元最大合成应力轴向许用应力合成许用应力满足规范情 况上甲板强横梁70.9175满足上甲板纵桁98.7175满足上甲板舱口纵桁34.6175满足上甲板强横梁下垂直桁35.294.6113.55175满足上甲板纵桁下垂直桁24.952.2113.73175满足游步甲板强横梁63.1175满足游步甲板纵桁103175满足游步甲板强横梁下垂直桁36118113.55175满足游步甲板纵桁下垂直桁45.897.9113.73175满足顶棚甲板强横梁57.8175满足顶棚甲板纵桁36175满足顶棚甲板强横梁下垂直桁39

9、.783.7111.25175满足顶棚甲板纵桁下垂直桁25.151.8114.1175满足表3 上层建筑强横梁变形构件最大变形值（mm）许用变形值（mm）b/400满足规范情况上甲板强横梁10.724满足游步甲板强横梁12.624满足顶棚甲板强横梁10.620满足5.2 计算结果显示（见附图）6. 结论本船上层甲板室各构件的强度均满足钢制内河船建造规范（2009）中规定的构件许用应力要求。主要构件的变形也满足规范要求。附图：各构件变形及应力云图图10 上甲板相当应力云图（MPa）图11 上甲板层内横舱壁相当应力云图（MPa）图12 游步甲板相当应力云图（MPa）图13 游步甲板层内横舱壁相当应

10、力云图（MPa）图14 顶棚甲板相当应力云图（MPa）图15 上甲板强横梁最大合成应力云图（MPa）图16 上甲板强横梁最小合成应力云图（MPa）图17 上甲板纵桁最大合成应力云图（MPa）图18 上甲板纵桁最小合成应力云图（MPa）图19 上甲板舱口纵桁最大合成应力云图（MPa）图20 上甲板纵桁最小合成应力云图（MPa）图21 上甲板强横梁下垂直桁最大合成应力云图（MPa）图22 上甲板强横梁下垂直桁最小合成应力云图（MPa）图23 上甲板强横梁下垂直桁轴向应力云图（MPa）图24 上甲板纵桁下垂直桁最大合成应力云图（MPa）图25 上甲板纵桁下垂直桁最大合成应力云图（MPa）图26 上甲

11、板纵桁下垂直桁轴向应力云图（MPa）图27 游步甲板强横梁最大合成应力云图（MPa）图28 游步甲板强横梁最小合成应力云图（MPa）图29 游步甲板纵桁最大合成应力云图（MPa）图30 游步甲板纵桁最小合成应力云图（MPa）图31 游步甲板强横梁下垂直桁最大合成应力云图（MPa）图32 游步甲板强横梁下垂直桁最小合成应力云图（MPa）图33 游步甲板强横梁下垂直桁轴向应力云图（MPa）图34 游步甲板纵桁下垂直桁最大合成应力云图（MPa）图35 游步甲板纵桁下垂直桁最小合成应力云图（MPa）图36 游步甲板纵桁下垂直桁轴向应力云图（MPa）图37 顶棚甲板强横梁最大合成应力云图（MPa）图38 顶棚甲板强横梁最小合成应力云图（MPa）图39 顶棚甲板纵桁最大合成应力云图（MPa）图40 顶棚甲板纵桁最小合成应力云图（MPa）图41 顶棚甲板强横梁下垂直桁最大合成应力云图（MPa）图42 顶棚甲板强横