iacs散货船和油船共同规范介绍

天津造船工程学会

CCS天津分社IACS散货船和油船共同规范介绍交流会

2006-06-28IACS散货船结构共同规范培训陈有芳2006-05-31JBP简介中国船级社IACS散货船共同规范培训

IACS散货船结构共同规范培训JBP介绍背景目标设计原理JBP大纲主要技术要点IACS散货船结构共同规范培训背景

IMO

－基于目标的标准（Goal-BasedStandard)IACS

－结构强度的统一要求（UR）以及DSS散货船技术的开发

CLASS

－船级社之间商业竞争IACS散货船结构共同规范培训CSR的开发JTPGroup—IACS双壳油轮结构共同规范组

ABSDNVLRJBPGroup—IACS散货船结构共同规范组

A3:CCSKRNK UITAS:BVGLRINA RSIACS散货船结构共同规范培训规范开发时间表2004年6月2005年1月1日2005年4月15日2005年8月31日2005年10月15日公布2006年1月1日2006年4月1日第1稿公之于众第1稿征求意见截止日期JTP第2稿公之于众短期阻碍因素协调第2稿征求意见截止日期通过结构共同规范结构共同规范生效IACS散货船结构共同规范培训目标船级社之间在结构尺寸上没有竞争

IMO基于目标理论

所有船级社使用单一规范安全、坚固和适应目标整合所有船级社的经验IACS散货船结构共同规范培训设计原理不低于当前规范要求的安全水平满足设计目标的最小净尺寸方法腐蚀增量和腐蚀极限的明确定义现代结构设计理念的极限状态IACS散货船结构共同规范培训当前IMO公约和IACS统一要求符合IMOGBS

环境条件：北大西洋 设计寿命：25年 极限状态设计 净尺寸方法 建造质量等经验的反馈透明度设计原理IACS散货船结构共同规范培训散货船共同结构规范（JBP）大纲IACS散货船结构共同规范培训目录第一章.总则第二章.总布置设计第三章.结构设计原则第四章.设计载荷第五章.船体梁强度第六章.船体结构尺寸第七章.直接强度分析第八章.结构节点疲劳校核第九章.其他结构第十章.船体舾装第十一章.建造和试验第十二章.抓斗附加标志第十三章.船舶营运、换新衡准IACS散货船结构共同规范培训船体部分适用章节一般特定船首部第1章第2章第3章第4章第5章第11章第9章第1节

船中部

第6章第7章第8章

船尾部

第9章第2节第12章：GRAB附加标志第13章：船舶操作、换新厚度船体结构尺寸适用章节IACS散货船结构共同规范培训第1章和第2章L>90mDSSBC&SSSBC第1章–总则第1节

-适用范围第2节-符合验证第3节-功能要求第4节-符号和定义

MSCResolution151(78)and158(78)第2章–总体布置设计第1节

-分舱布置第2节

-舱室布置第3节-通道布置

环境条件装运货物能力和船舶操作要求结构强度建造质量腐蚀控制疲劳寿命检验通道营运船舶控制舱壁的数目；舱壁的布置（SOLAS）等等双层底（SOLAS要求）最小船首高度（ILLC的要求），等等IACS散货船结构共同规范培训第3章–结构设计原理第1节-材料IACSURS4(材料系数包括HT40)IACSURS6(材料的使用)对应于

SOLASXII的裂纹扩展保护第2节-净尺度方法第3节-腐蚀增量第4节-极限状态第5节-防腐蚀压载舱和货舱(URZ8&Z9)第6节-结构布置原则现代结构设计理念的极限状态，这与国际标准化组织ISO2394“结构可靠性总则”相一致。服务极限状态能力极限状态疲劳极限状态事故极限状态IACS散货船结构共同规范培训第4章-设计载荷

第1节

-总则第2节

-船舶运动和加速度第3节-船体梁载荷第4节

-载荷工况第5节

-外部压力第6节

-内部压力和力第7节

-装载工况第8节

-装载手册和装载仪

Appendix1货舱重量-吃水曲线Appendix2

直接计算的标准装载工况Appendix3疲劳评估标准工况IACS散货船结构共同规范培训第5章–船体梁强度第1节

-屈服强度校核第2节

-极限强度校核附录1-船体梁极限强度屈服强度校核完整状态(基于修正的URS11)进水状态(L>150m)(SOLASXIIandIACSURS17)极限强度校核完整状态和进水状态

(L>150m)IACS散货船结构共同规范培训第6章

–船体结构尺寸第1节

-板材第2节

-普通扶强材第3节

-普通扶强材和加强板格的屈曲和极限强度第4节

-主要支撑构件IACS散货船结构共同规范培训第7章–强度直接计算第1节

–主要支撑构件的结构强度直接计算

第2节

–货舱结构的总体结构强度直接计算

第3节

–细化网格详细应力评估

第4节

–疲劳强度评估的热点应力分析附录1有限元模型的纵向范围

附录2在有限元分析中基于位移的屈曲分析

IACS散货船结构共同规范培训直接强度分析流程货舱区域有限元分析强度直接计算评估(L>150m)装载工况(Ch4Sec7)边界条件船体梁载荷设计载荷

(Ch4)腐蚀增量

(Ch3)细化网格有限元分析(Sec3)屈服评估

(Sec2)屈曲和极限强度评估(Ch6)精细网格分析

(Sec4)疲劳强度评估

(Ch8)两种可选方法:直接法和叠加法Sec1IACS散货船结构共同规范培训第8章–结构节点疲劳校核第1节

–概述第2节

-疲劳强度评估第3节

-主要构件应力评估第4节

-扶强材应力评估第5节

-舱口角应力评估附录1横剖面扭转属性NorthAtlantic,25yearslifeApplication:IACS散货船结构共同规范培训第9章至第13

章第9章

–其他结构首部、尾部、机器处所、上层建筑和甲板室、舱口盖、船体和上层建筑开口布置第10章

–船体舾装舵和操纵布置（URS4）、舷墙和栏杆（ILLC）、设备（URA1）第11章

–建造和试验建造（IACS

Rec.No.47）、焊接（船级社规范）、舱室试验（URS14）第12章

–附加标志GRAB标志（与SOLASXIIReg.6.5.3.1有关）第13章

–营运船舶换新衡准船级保持、测厚和验收衡准IACS散货船结构共同规范培训主要技术要点适用范围净尺寸方法腐蚀裕量的应用设计载荷结构尺寸设计验证营运船舶控制IACS散货船结构共同规范培训适用范围（1）散货船定义船长:90m<L<350m无限航区单甲板、双层底、具有底边舱和顶边舱单壳和双壳不适用于矿砂船和兼装船

IACS散货船结构共同规范培训适用范围（2）统一的船级符号（URS25)Forbulkcarriersdesignedtocarrydrybulkcargoesofcargodensity1.0t/m3andabovewithspecifiedholdsemptyatmaximumdraughtinadditiontoBC-BconditionsL>150m的散货船BC-ABC-BForbulkcarriersdesignedtocarrydrybulkcargoesofcargodensity1.0t/m3andabovewithallcargoholdsinadditiontoBC-CconditionsBC-CForbulkcarriersdesignedtocarrydrybulkcargoesofcargodensitylessthan1.0t/m3

IACS散货船结构共同规范培训适用范围（3）附加的船级符号“GRAB”BC-A&BC-B:规定必须满足

OtherBCs :自愿“GRAB”符号在

12章给出“GrabX”,X是指定的抓斗重量Grab重量:最小

20

tIACS散货船结构共同规范培训IMO公约和IACSUR的引用IMO公约IMO66载重线公约和88议定书SOLAS避碰规则IACSURS（统一要求）S1,S1A&S25(LoadingCondition,etc.)S2,S4,S5,S7&S11(Hullgirderstrength)S6(MaterialClass)S17,S18&S20(Strengthcheckunderflooding)S12(HoldframeofSinglesideskinBC)S3,S14,S10,S21,S26,S27,S28A1(MooringandAnchoring)ZSeries(ClassSurveys)IACS散货船结构共同规范培训IMO公约IMO66载重线公约和

88议定书

干舷船长,甲板,舱壁甲板,上层建筑,首楼,甲板室,等.SOLAS(II-1,B,B-1，XII)防撞舱壁,尾尖舱,机舱舱壁,尾轴管,开孔,双层底,球首高,舱室,永久检验通道。IACS散货船结构共同规范培训IACS统一要求（URS）章节标题IACSUR1总则

1.2符合验证

1.4符号和定义

URS22总体布置设计

2.1分舱布置

URS282.3通道布置

3结构设计原理

3.1材料

URS4,S6,W7,W8,W11,W133.2净尺度分析

3.3腐蚀增量

3.4极限状态

3.5防腐蚀

Z8,Z93.6

结构布置原理

S18,S20,IG6IACS散货船结构共同规范培训4设计载荷

4.1总则

R344.2船舶运动和加速度4.3船体梁载荷

URS11,S174.4载荷工况

URS174.5外部压力

4.6内部压力和力

URA24.7装载工况URS254.8装载手册和装载仪

URS1,S1A5船体梁强度

5.1屈服强度校核

URS5,S7,S11对于特定船型URS17剪切强度

5.2极限强度校核

IACS散货船结构共同规范培训6船体尺寸

6.1局部强度分析板\加强筋\主要支撑构件进水条件下双层底强度URS20扶强材和加筋板屈曲和极限强度7直接强度计算7.1主要支撑构件强度直接评估

7.2细化网格分析7.3疲劳强度评估的热点应力分析8结构细节疲劳校核

R569其他结构

9.4上层建筑和甲板室

URS39.5舱口盖

URS21,S2610船体舾装

S1011建造和试验

S14IACS散货船结构共同规范培训净尺度方法Predictedcorrosionin2.5years(0.5mm)结构尺寸要求的净厚度腐蚀裕量船东增加设计要求换新厚度腐蚀极限营运腐蚀裕量和腐蚀极限船东增加IACS散货船结构共同规范培训腐蚀增量tc1&tc2:对应于结构两侧环境的腐蚀增量treserve:对应于2.5年中间检验期可能发生的厚度减少的预留的厚度储备BC-A&BC-B>150m其他散货船及BC-C货舱区域的腐蚀增量IACS散货船结构共同规范培训

Innerbottom:5.5mmInternalmember:3.0mmBulkhead:6.5mmLowerstoolslant:6.5mmInnerskin:4.0mmHopperSlant:5.5mmSideshell:3.5mmWithin3.0mbelowthetopoftank

UpperDeck:4.0mmFaceofPSM:3.5mmSheerstrake:3.5mmBulkhead(Upper):5.5mmTSTSlant:3.5mmBilgestrake:3.0mmBottomplate:3.0mmKeelplate:3.0mmInternalmember:3.0mmTSTSlant:4.0mmInternalmember:3.5mmFaceofPSM:4.5mmHatchcoaming:3.5mmFaceofPSM:3.5mmUpperstoolSlant:3.5mm腐蚀增量（2）

BC-A&BC-B>150mIACS散货船结构共同规范培训腐蚀增量（3）

其他散货船

Innerbottom:4.5mmInternalmember:3.0mmBulkhead:3.5mmLowerstoolslant:3.5mmInnerskin:3.0mmHopperSlant:4.5mmSideshell:3.5mmWithin3.0mbelowthetopoftankUpperDeck:4.0mmFaceofPSM:3.5mmSheerstrake:3.5mmBulkhead(Upper):2.5mmTSTSlant:3.0mmBilgestrake:3.0mmBottomplate:3.0mmKeelplate:3.0mmInternalmember:3.0mm

TSTSlant:3.5mmInternalmember:3.5mmFaceofPSM:4.5mmHatchcoaming:2.5mmFaceofPSM:3.5mmUpperstoolSlant:2.5mmIACS散货船结构共同规范培训腐蚀裕量的应用RequiredNetThicknessCorrosionAdditionOwner’sExtraOfferedgrossThickness局部强度总体应力(总纵强度&DSA)临界屈曲应力疲劳校核IACS散货船结构共同规范培训设计载荷（1）载荷计算流程

(EDW)IACS散货船结构共同规范培训设计载荷（2）对于强度评估，取10-8概率水平基本原则25年设计寿命和北大西洋

波浪谱:IACSRec.No.34运动和加速度垂向波浪弯矩和垂向波浪剪力(IACSURS11)水平波浪弯矩对于疲劳评估，取10-4概率水平斜置波浪中的波浪扭矩计算第一货舱和末尾货舱舱口角隅IACS散货船结构共同规范培训设计载荷（3）等效设计波法(EDW)4种等效设计波8个载荷工况IACS散货船结构共同规范培训设计载荷（4）基于URS25的13种装载工况IACS散货船结构共同规范培训设计载荷（5）静压力和基于运动加速度的动压力基于干散货不同于液体特性的剪切载荷货舱装载质量-吃水曲线IACS散货船结构共同规范培训结构强度采用极限状态条件评估结构安全IACS散货船结构共同规范培训结构尺寸：板、扶强材和主要支撑构件的最小净尺寸要求，及根据侧向压力作用下的屈服强度要求确定构件净尺寸。屈曲校核：包括对板和扶强材进行屈曲强度校核。该节的方法和相关要求也应用于直接计算屈曲强度分析。结构尺寸（1）构件的净尺寸最小净尺寸要求侧向压力作用下的屈服强度校核（净尺寸）屈曲强度校核应用本规范规定的衡准所得到的尺寸为净尺寸，但下列要求为总提供尺寸:按第9章第4节上层建筑和甲板室尺寸第10章第1节中舵结构的尺度，锻钢件和铸钢件制成的厚重零部件的尺度。包括板、扶强材、扶强材与板格的屈曲与极限强度和主要支撑构件。IACS散货船结构共同规范培训结构尺寸（2）承受局部压力的结构尺寸净板厚普通加强筋的剖面特性(净剖面模数,净腹板剪切面积,等等)最小净厚度每一构件的板普通加强筋的腹板普通加强筋的比例腹板高度与腹板厚度的比值面板宽度与面板厚度的比值基于材料的强度属性

基于当前船级社规范

IACS散货船结构共同规范培训结构尺寸（3）船体梁屈曲强度普通扶强材和加强板格的屈曲和极限强度基于DIN标准的描述性公式2个应力的组合

:sn

&0.7tSF0.7sn

&

tSFIACS散货船结构共同规范培训结构尺寸（4）采用DSA进行完整状态下的屈服强度校核和屈曲强度校核对于L<150m的船舶主要支撑构件规范公式基于剪切强度进水状态下双层底和舱壁满足URS18和

S20的要求对于

L>150m的船舶IACS散货船结构共同规范培训设计验证（1）船体梁强度屈服强度校核完整状态(基于修正的URS11)进水状态(L>150m)(SOLASXII和

IACSURS17)基于净尺寸的概念的许用应力(a

和

a)

a=190N/mm2（Bending)&

a=120N/mm2(Shear）船体梁横剖面特性船体梁应力校核衡准剖面模数和惯性矩许用静水弯矩和剪力IACS散货船结构共同规范培训设计验证（1）船体梁强度极限强度校核(L>150m)分为3种状态进行校核完整状态在港状态进水状态载荷与能力中拱中垂静水弯矩船体梁极限弯矩波浪弯矩IACS散货船结构共同规范培训船体梁极限强度IACS散货船结构共同规范培训设计验证（2）结构强度直接计算L>150m船体梁载荷计入方法适用范围直接法和叠加法细化网格有限元分析屈服评估屈曲和极限强度评估精细网格分析疲劳强度评估IACS散货船结构共同规范培训设计验证（2）分析模型：船中部分3舱段模型边界条件：模型两端简支衡准单元的应力衡准板格的屈曲衡准S.F.=1.0相对变形衡准IACS散货船结构共同规范培训设计验证（2）细化网格分析通过粗网格分析那些应力超过许用应力95%的位置网格大小:¼粗网格应力衡准:<280/k细化区域:临近的主要支撑构件精细网格分析网格大小=t(板厚)疲劳校核IACS散货船结构共同规范培训设计验证（3）疲劳强度校核L>150m适用范围4种装载工况均匀装载隔舱装载满载压载正常压载重压载IACS散货船结构共同规范培训疲劳寿命条件：25年连续服务于北大西洋中，假设85%的时间在海上航行一种是采用简化方法计算纵骨与横向构件连接节点的疲劳强度;和通过有限元计算热点应力进行疲劳分析的方法。采用两种方法计算疲劳损伤和疲劳寿命IACS散货船结构共同规范培训设计验证（3）--应力计算--加强筋名义应力公式热点应力细网格有限元分析名义应力*应力集中因数名义应力*应力集中因数切口应力热点应力*应力集中因数船体梁切口应力公式主要构件粗网格有限元分析公式热点应力*应力集中因数S-N曲线取UK-DenbasicB曲线IACS散货船结构共同规范培训设计验证（3）装载模式的频次IACS散货船结构共同规范培训设计验证（3）加强筋的应力评估疲劳强度校核加强筋几何引起的翘曲应力连接节点的应力集中相对位移引起的附加应力船体梁弯曲的轴向应力舱口角隅的应力评估扭矩引起的翘曲应力IACS散货船结构共同规范培训营运中的结构评估结构评估对于局部和总体的腐蚀与磨耗的明确定义