CH4-2-44工况与载荷组合-20140319

4.4工况与载荷组合

4.4.1装载

2.油船:按吃水、装载模式

需要考虑的装载工况离港状态、到港状态、部分填满的压载舱状态、海上航行工况、港内和遮蔽水工况。直接分析的设计装载工况如下表：船中货舱区域有两道纵舱壁油船有限元分析的载荷组合No.LoadingpatternStillwaterloadsDynamicloadcasesDraught

(1)%ofperm.SWBM(2)%ofperm.SWSF(2)MidshipcargoregionSeagoingconditionsA10.9TSC100%(sagging)Seenote3HSM-1

FSM-1BSP-1POST-1P100%(hogging)100%(-vefwd)Seenote4HSM-2

FSM-2BSR-1P

BSR-2P

BSP-1POST-2PA20.9TSC100%(sagging)Seenote3HSM-1

HSA-1

FSM-1BSR-1P

BSR-2P

BSP-1POST-1P

OSA-2P

100%(hogging)100%(-vefwd)Seenote4HSM-2

FSM-2BSR-1P

BSR-2P

BSP-1P

BSP-2POST-1P

OST-2P

OSA-2PA30.65TSC100%(hogging)100%(-vefwd)Seenote5HSM-2

FSM-2//100%(-vefwd)Seenote4/BSR-1P

BSR-2P

BSP-1POST-1P

OST-2P

OSA-2PA40.6TSC100%(sagging)100%(+vefwd)Seenote4HSM-1

FSM-1BSR-1P

BSP-1POST-1P

OSA-2PA50.65TSC100%(sagging)100%(+vefwd)Seenote5HSM-1

HSA-1

FSM-1//100%(+vefwd)Seenote4/BSR-1P

BSP-1POSA-2PA60.6TSC100%(hogging)100%(-vefwd)Seenote4HSM-2

HSA-1BSR-1P

BSR-2P

BSP-1POSA-2PA7(6)TLC100%(hogging)100%(-vefwd)Seenote4HSM-2

HSA-1BSR-1P

BSR-1S

BSP-1P

BSP-1SOST-1P

OST-1S

OSA-2P

OSA-2SA8(6)TBAL-EM100%(sagging)100%(+vefwd)Seenote4HSM-1

FSM-1BSR-1P

BSR-2P

BSP-1POSA-2PHarbourandtestingconditionsA90.25TSC100%(sagging)100%(+vefwd)Seenote4/A100.25TSC100%(sagging)100%(+vefwd)Seenote4/A110.6TSC100%(sagging)100%(+vefwd)Seenote5/A12(7)0.33TSCSeenote7Seenote7/A130.7TSC100%(hogging)100%(-vefwd)Seenote5/A14TSC100%(hogging)100%(-vefwd)Seenote4/船中货舱区域有一道纵舱壁油船有限元分析的载荷组合No.LoadingpatternStillwaterloadsDynamicloadcasesDraught(1)%ofpermSWBM(2)%ofPerm.SWSF(2)MidshipcargoregionSeagoingconditionsB10.9TSC100%(sagging)Seenote3HSM-1

HSA-1

FSM-1BSR-1P

BSR-1S

BSP-1P

BSP-1SOST-1P

OST-1S

OSA-1P

OSA-2P

OSA-1S

OSA-2S100%(hogging)100%(-vefwd)Seenote4HSM-2

FSM-2BSR-1P

BSR-1S

BSP-1P

BSP-1SOST-2P

OST-2S

OSA-2P

OSA-2SB2(6)0.9TSC100%(sagging)Seenote3HSM-1

HSA-1

FSM-1BSR-1P

BSR-1S

BSP-1P

BSP-1SOST-1P

OST-1S

OSA-1P

OSA-1S

OSA-2P

OSA-2S100%(hogging)100%(-vefwd)Seenote4HSM-2

FSM-2BSR-1P

BSR-1S

BSP-1P

BSP-1SOST-2P

OST-2S

OSA-2P

OSA-2SB30.9TSC100%(hogging)100%(-vefwd)HSM-2

FSM-2//100%(-vefwd)/BSR-1P

BSR-1S

BSP-1P

BSP-1SOST-2P

OST-2SB40.6TSC100%(sagging)75%(+vefwd)Seenote4HSM-1

FSM-1

FSM-2BSR-1P

BSR-1S

BSP-1P

BSP-1SOSA-2P

OSA-2SB5(6)0.6TSC100%(sagging)75%(+vefwd)Seenote4HSM-1

FSM-1

FSM-2BSR-1P

BSR-1S

BSP-1P

BSP-1SOSA-2P

OSA-2SB60.6TSC100%(sagging)100%(+vefwd)Seenote5HSM-1

FSM-1

FSM-2//100%(+vefwd)Seenote4/BSR-1P

BSR-1S

BSP-1P

BSP-1SOSA-2SB7(7)TBAL-EM100%(sagging)100%(+vefwd)Seenote4HSM-1

HSA-1

FSM-1underdevelopmentunderdevelopmentunderdevelopmentHarbourandtestingconditionsB80.33TSC100%(sagging)100%(+vefwd)Seenote5/B90.33TSC100%(sagging)75%(+vefwd)Seenote4/B10(6)0.33TSC100%(sagging)75%(+vefwd)Seenote4/B11TSC100%(hogging)100%(-vefwd)Seenote5/其他情况，船中货舱区域外有两道\一道纵舱壁油船有限元分析的载荷组合3.散货船：按吃水1）Applicablegeneralloadingpatterns

一般工况：2）Multiportconditions3）Alternateconditions

仅适用于BC–A的附加工况：4）Heavyballastcondition

仅适用于压载货舱的附加工况：5）Additionalharbourconditions

遮蔽工况应用于所有类型的散货船：BC-A型散货船隔舱装载船中区域有限元分析的载荷组合NoDescription(a)LoadingpatternAftMidForeDraught%ofperm.SWBM(15)%ofperm.SWSF(16)Dynamicloadcase(18)Remarks

(seebelow)Seagoingconditions1Fullload

[4.1.3]TSC50%(sagging)BSP-1P,OST-1P(1)(2)2Fullload

[4.2.1.a)]TSC50%(sagging)BSP-1P,OST-1P(1)(3)3Slackload

[4.2.1.b)]TSC0%BSP-1P(3)4Slackload

[4.2.1.b)]TSC0%BSP-1P(3)MHMHMFullｌｌMFullMFullMFullMFull50%MHMFull50%MHHullMFull5Deepestballast

[4.2.1.c)]THB100%(hogging)FSM-2,BSR-1P,OST-2P(4)(5)100%(sagging)BSR-1P,BSP-1P,OST-1P6Multiport-3

[4.2.2.a)]0.67TSC100%(sagging)HSM-1,FSM-1,OST-1P(3)(6)7Multiport-3

[4.2.2.c)]0.67TSC100%(sagging)HSM-1,FSM-1,OST-1P(3)(6)8Multiport-4

[4.2.2.d)]0.75TSC100%(hogging)FSM-2,HSM-2,BSR-1P,OST-2P(3)(6)100%(sagging)BSR-1P,BSP-1P,OST-1P9Multiport-4

[4.2.2.d)]0.75TSC100%(hogging)FSM-2,HSM-2,BSR-1P,OST-2P(3)(6)100%(sagging)BSR-1P,BSP-1P,OST-1PMFullMFullMFullMFullMFullMFull10Alternateloadpartial

[4.2.3.a)]TSC100%(hogging)100%(17)

(-vefwd)FSM-2,HSM-2(2)100%(hogging)OST-2P0%BSP-1P,OST-1P11Alternateloadfull

[4.2.3.a)]TSC100%(hogging)100%(17)

(-vefwd)FSM-2,HSM-2100%(hogging)OST-2P0%BSP-1P,OST-1P12Alt-blockload

[4.2.3.d)]TSC100%(hogging)FSM-2,HSM-2,OST-2P(2)(7)(8)(9)100%(sagging)HSM-1,BSP-1P,OST-1P13Alt-blockload

[4.2.3.d)]TSC100%(hogging)FSM-2,HSM-2,OST-2P(2)(7)(8)(9)100%(sagging)HSM-1,BSP-1P,OST-1P14Heavyballast

[4.2.4]THB(min)0%BSR-1P,OST-2P(10)(11)100%(sagging)100%(17)

(+vefwd)HSM-1,FSM-1100%(sagging)BSR-1P,OST-1P(10)(11)15Heavyballast[4.2.4]THB(min)0%BSR-1P(10)(11)(12)100%(sagging)BSR-1PMHD+

0.1MHMHD+

0.1MHMHD+

0.1MHMHD+

0.1MHMBLK+

0.1MHMBLK+

0.1MHMBLK+

0.1MHMBLK+

0.1MH4.直接强度评估装载工况汇总船中区域强度评估一道纵舱壁两道纵舱壁航行状态7个在港状态4个航行状态8个在港状态6个非船中区域强度评估一道纵舱壁两道纵舱壁航行状态7个在港状态4个航行状态8个在港状态6个油船船中区域强度评估BC-A型散货船隔舱装载中间舱空BC-B和BC-C型散货船航行状态15个在港状态2个航行状态11个在港状态4个非船中区域强度评估BC-A型散货船隔舱装载中间舱空航行状态13个在港状态2个散货船BC-A型散货船隔舱装载中间舱装航行状态15个在港状态4个BC-B和BC-C型散货船航行状态9个在港状态4个BC-A型散货船隔舱装载中间舱装航行状态13个在港状态5个

最尾货舱强度评估BC-A型散货船隔舱装载中间舱装BC-B和BC-C型散货船航行状态11个在港状态3个航行状态8个在港状态3个最艏货舱强度评估BC-A型散货船隔舱装载中间舱装航行状态11个在港状态3个散货船BC-B和BC-C型散货船航行状态8个在港状态3个4.4.2载荷组合工况

1）动态载荷法------等效设计波法(EDW)的规范化

与主要载荷分量长期响应值等效的规则波。设计波的状态定义见下表。

2）动态载荷状态

HSM迎浪时船中部垂向波浪弯矩达到最小或最大值时的等效设计波HSA迎浪时船首垂线处的垂向加速度达到最小或最大值时的等效设计波FSM随浪时船中部的垂向波浪弯矩达到最小或最大值时的等效设计波BSR横浪时船横摇运动达到最小或最大值时的等效设计波BSP横浪时船中水线处水动压力达到最小或最大时的等效设计波OST斜浪时船在0.25L处的扭矩达到最小或最大时的等效设计波OSA斜浪时船纵摇加速度达到最小或最大值时的等效设计波3)动态载荷规范化组合参数，见附录4)完全直接设计波法与以上规范化设计波相对直接设计波法特点：（a）全船模型；（b）载荷直接计算，输出并施加压力场；（c）配套的强度标准。

4.5HCSR直接计算强度评估过程要点

4.5.1结构尺寸（按规范要求腐蚀余量扣除）4.5.2货舱结构强度分析1)结构建模（三舱段）2)边界条件端部的刚性连接点约束端部梁3)船体梁载荷目标值(主要载荷参数)船体梁垂向目标弯矩船体梁载荷船体梁目标剪力船体梁水平目标弯矩船体梁目标扭矩4） 船体梁载荷的调整a、纵向不平衡力调整

HCSR边界条件x方向约束施加于内底板一节点，须平衡纵向总合力;b、剪力跨零调整对于给定的载荷工况，船体梁垂向和水平弯矩在舱段中心点要达到目标值，这就需要垂向和水平船体梁剪力分布交叉在货舱中的零中心。c、剪力目标值修正在中间舱段有限元模型前段和后端横舱壁处需要进行剪力调整，船体梁剪力作用的目标位置在舱段有限元模型中部的横舱壁上，调整后的船体梁弯矩不应超过目标船体梁剪力。

HCSRCSR-BCCSR-OT目标位置前和后舱壁前或后舱壁前和后舱壁调整方法强框架节点力端部弯矩强框架节点力节点力计算剪流理论-系数分配法哈尔滨工程大学船舶工程学院d、弯矩调整船体梁弯矩的目标位置在有限元模型中部货舱的中心，如果最大弯矩值不在货舱中心，调整后的最大弯矩应该位于中部货舱内部并且不应该超过目标目标船体梁弯矩。

HCSRCSR-BCCSR-OT目标位置Max/min舱中舱中调整方法端部节点力端部修正弯矩端部修正弯矩节点力计算等效弯矩公式--e、扭矩调整船体梁扭矩的目标位置在有限元模型中部舱段前面舱壁处，调整后的扭矩值不应该超过船体梁扭矩规范值，调整的值需要施加在后面剖面的独立点上。有限元模型中部舱段的前面舱壁被看作目标位置，然而，如果调整后的最大扭矩值超过了船体梁扭矩规范值，它应减小到目标值。4.6强度标准4.6.1应力成分

1）坐标系

相当应力()（第四强度理论）

应力强度（第三强度理论），，为主应力2）提取应力部位

按需要板：

骨材：tab●●●●●●●●●●●

应用例子：军规：总体纵向应力大板架上下翼板纵骨上下翼板板上下表面

膜元和杆元粗网格膜元和杆元较细网格舱段，局部应力梁元（板带板）梁元、板壳单元应力成份与单元类型4.6.2屈服强度标准1）定义屈服利用因子

对于板单元：

对于杆单元：

：材料因子：基于板单元中心处得到的vonMises应力，：杆单元的轴向应力,2）屈服强度衡准

4.6.3局部细网格结构强度分析强制细化区域细网格分析筛选细化区域双舷侧船舶的底边舱折角舷侧肋骨端部肘板和单舷侧散货船的底边舱下折角大开口甲板和双层底纵骨与横舱壁的连接处槽形舱壁与相邻结构的连接处货舱区筛选区域船中货舱区域以外1)筛选因子和许用筛选因子2)细化模型建模要求细化网格区域的网格尺寸应不大于50mmx50mm，校核区域的所有方向应不少于10个单元。细化网格区域内的所有板材应以壳单元表示，网格密度的过渡应保持平稳。细化网格区域内单元的长宽比应尽可能保持接近1，应尽量避免网格密度的变化和三角形单元的使用。大肘板端部连接处进行细化网格分析，细化网格区域的范围在所有方向上应不少于10个单元。开孔进行细化网格分析，开孔的内两层单元应以不大于50mmx50mm的网格尺寸建模。建模时，开孔、主要支撑构件和相关肘板的面板沿宽度方向应至少2个单元。3）细网格屈服强度分析衡准σvm-av

是平均vonMises应力

σvm-i

是第i个板格单元在所考虑区域内的vonMises应力

Ai

是第i个板格单元在所考虑区域内的面积

n

在考虑区域内的单元个数

4)计算平均vonMises应力基于单元面积的加权平均值：4.7屈曲强度评估

杆TEilT四边自由支持矩形板单边受压atb4.7.1目标：板（板格）、杆件基本模型承载能力：（a>b纵骨架式）

工作应力，由有限元计算（或解析方法）校核格式：（可调）

或（可调）校核格式：1）分项：分别对校核

2）组合形式：对综合校核4.7.2.实际问题处理：工作应力组合应力：多种形式：承载能力

4.7.3CCS船舶结构直接计算指南中的屈曲校核1.工作应力计算

1）取净板厚值（无腐蚀余量）

2）修正(线性比例关系)t板厚，扣除的腐蚀余量2.临界应力（能力）计算

1）短边受压，欧拉应力

N/mm2:弯曲屈曲系数，(见指南表9.2.1)，反映受压及弯曲和剪切力模型（应力组合）。

：边界约束系数(见表9.2.2)反映板格位置和边界的骨材状况（不完全自由支持）

t:板厚

s：板格距边长μ

：泊松比

2）长边受压含义相同3）受剪切板格欧拉应力：剪切屈曲系数（见表8.2.1）4）临界应力（弹性——非弹性修正）

对对类似，替换为即可

对3.屈曲强度校核

屈曲应力因子

1）接近正方形

2）狭长双向压缩情况：1)2)