船舶强度与结构设计大作业(二)

2345ap 1.5ΔL 1.5ΔLP 1P 2234P 1P 11P 12345P 2P 21P 223、一海船垂线间长Lpp=160m ，设计时将分为20个理论站，机舱内有一主机，机电设备重量P=1000KN ，主机跨2-3,3-4,4-5三个理论站，距离3-4站跨中位置a=3m ，现要将该船进行局部性重力调整，使其主机重量分布2-3,3-4,4-5三个理论站，根据局部重力分配原则，试问分布到2-3,3-4,4-5三个理论站的均布重力分布分别为多少。

解：将三个理论站等分为2个理论站。

将P 1分布列2-3,3-4两个理论站将P 2分布列3-4,4-5两个理论站分配到2-3,3-4,4-5的重力分别为10、某箱型船，长l=120m ，宽b=20m ，在淡水中正浮时吃水为6米，假设船的质量沿船长均匀分布，将一个100t 的载荷加在船中后50米处的一点上，试画出其载荷，剪力和弯矩曲线，并计算此时船中的弯矩值4、一海船垂线间长Lpp=100m ，设计时将其分为20个理论站，其尾部超出理论站L0站后的船体重量P=1000kn ，超出0站的距离a=2m ，现将其对该船进行局部重力调整，使其尾部重量分布到0-1，1-2理论站，根据局部重力分配原则，试0-1.1-2站的重力分布为多少?5、某矩形剖面钢船，其剖面尺寸如图：船长L=72米，型宽B=12米，舱口边板b=3米，型深D=7.5米，吃水d=5.0米(淡水中)，假定船重量曲线为三角形(首尾端为零，船中最大)，分别画出重量曲线、浮力曲线、载荷曲线、静水力曲线、静水弯矩曲线图；同时求最大的静水弯矩。

取甲板的许用应力为[σ]=1000kgf/cm 2,试求刚好满足许用应力时的甲板厚度。

(假设甲板是等厚的) 解：船在静水受力平衡：重力方程：y(KN)x(m)721176KN重力曲线72x(m)y(KN)588KN 浮力曲线72x(m)y(KN)588588588载荷曲线0x(m)y(KN)36725292KN 5292KN 剪力曲线0x(m)y(KN)127008KN 弯矩曲线浮力方程：由载荷曲线，我们可求出载荷曲线方程∵只要对载荷曲线经行积分，就可以得剪力曲线和弯矩曲线，而图都是左右对称的，故有6、有一纵骨架式船舶，其型深为4米，第一次近似计算船舯剖面要素时，参考轴选在基线上2米处，并得到如下数据(对半剖面):面积(cm 2) 静矩(cm 2m) 惯性矩(cm 2cm 2) 参考轴以上 400 860 1500 参考轴一下 800 980 1000该剖面受到最大弯曲力矩为25000KN.m(纵骨间距为600毫米)。

第2章 船体总纵强度计算根据梁弯曲理论： Z I M ⋅=σ （2-1）对于一定计算状态，可求出作用于船体剖面上的弯矩M 值。

为了计算剖面弯曲应力σ，还必须先计算剖面对水平中和轴的惯性矩I ，以及剖面任意构件至水平中和轴的距离Z 等剖面要素。

2.1 船体总纵弯曲应力第1次近似计算2.1.1 船体剖面要素计算由于船体结构对称于中纵剖面，一般只需对半个剖面进行剖面要素的计算。

具体步骤如下：首先，画出船体计算剖面的半剖面图，如图2-1所示。

然后，对纵向强力构件进行编号，并注意把所有至中和轴距离相同的构件列为一组进行编号；选取图 2-1 船体横剖面图参考轴O O '-'，该轴可选在离基线0.45倍～0.50倍型深处。

最后，列表进行计算，并分别求出各组构件剖面积i A ，其形心位置至参考轴的距离i Z （按所选定的符号法则，在参考轴以上的构件i Z 取为正），静力矩i i Z A ，惯性矩2i i Z A 。

对于高度较大的垂向构件，如舷侧板等，还要计算其自身惯性矩12/20i i h A i =（i h 为该构件的垂直高度，这种表达式也适用于倾斜板的剖面）。

则得：∑=A A i∑=B Z A i i∑=+C i ZA i i )(02 （2-2） 剖面水平中和轴至参考轴的距离为： )m (AB =∆ （2-3）由移轴定理，剖面对水平中和轴的惯性矩为： )(2)(222A B C A C I -=∆-= （cm 2 ·m 2） （2-4）任意构件至中和轴的距离为： A B Z Z Z i i i -=∆-=' （m ） （2-5）最上层连续甲板和船底是船体剖面中离中和轴最远的构件，构成了船体梁的上下翼板。

构成船体梁上翼板的最上层连续甲板通常称为强力甲板。

设中和轴至强力甲板和船底的垂直距离分别为d Z 和b Z ，则强力甲板和船底处的剖面模数分别为： d d Z I W =，b b Z I W = （2-6）在一般船舶中，中和轴离船底较近，即d Z >b Z ，因此b d W W <。

大工13秋《船舶与海洋结构物结构强度》在线作业1,2,3第一篇：大工13秋《船舶与海洋结构物结构强度》在线作业1,2,3 大工13秋《船舶与海洋结构物结构强度》在线作业1,2,3大工13秋《船舶与海洋结构物结构强度》在线作业一试卷总分：100测试时间：--多选题单选题判断题、多选题（共 2 道试题，共 10 分。

）1.波浪附加弯矩与（）有关。

A.船型 B.波浪要素C.船与波的相对位置D.静水弯矩满分：5分2.船体构件弯曲应力包含哪几种成分？A.板的弯曲应力B.纵骨弯曲应力 C.板架弯曲应力 D.总纵弯曲应力满分：5分大工13秋《船舶与海洋结构物结构强度》在线作业一试卷总分：100测试时间：--多选题单选题判断题、单选题（共 3 道试题，共 15 分。

）1.在剪力曲线的两端点处，弯矩曲线应与x轴（）。

A.相交 B.相切C.垂直D.平行满分：5分2.船体剖面模数的单位是（）。

A.米B.米的平方C.米的立方D.米的四次方满分：5分3.强度计算规定，凡是甲板开口宽度超过甲板宽度的（）者均应扣除。

A.10% B.20% C.30% D.40% E.满分：5分大工13秋《船舶与海洋结构物结构强度》在线作业一试卷总分：100测试时间：--多选题单选题判断题、判断题（共 15 道试题，共 75 分。

）1.横骨架式中，由于初挠度和横荷重的存在，一般说来板的折减系数降低，**此不考虑它们的影响是偏于危险的。

A.错误 B.正确满分：5分2.许用应力就是在船体结构设计时预计的各种工况下，结构构件所容许承受的最大应力值。

A.错误 B.正确满分：5分3.载荷曲线的一次积分曲线就是剪力曲线。

载荷曲线的两次积分曲线即弯矩曲线。

A.错误 B.正确满分：5分4.计算极限弯矩实际上就是计算极限状态下的船体剖面模数。

A.错误 B.正确满分：5分5.船体的某些板材，如甲板板、内底板、外底板等是允许失稳的。

A.错误B.正确满分：5分6.船体所受弯矩值一定时，最小剖面模数越大，则最大应力越小。

船舶结构规范设计书5000吨江海直达船指导老师:班级：船海1101班小组成员：姓名：学号：姓名：学号：姓名：学号：姓名：学号：完成日期：2014/7/2目录一．小组成员分工及贡献度二．小组设计任务三．5000吨江海直达船说明四．确定4800mm平台构件尺寸（1）#5 —#12区域（2）#12—#35区域（3）#35—#134区域（4）#134—船首区域五．4800mm平台甲板结构图六．有限元建模及强度计算七．课程设计总结八．附件一．小组成员分工及贡献度1.成员分工按规范确定4800mm平台甲板构件尺寸：绘制4800mm平台甲板结构图：#134—船首有限元建模及结构强度直接计算：Word制作及后期整理：PPT制作：2.贡献度xxx 1.0xxx 1.0xxx 1.0xxx 1.0二．小组设计任务1.按照规范确定4800mm平台甲板构件尺寸，绘制甲板结构图2. #134—船首区域有限元建模及结构强度直接计算三．5000吨江海直达船说明一．说明本船主要运输矿石及钢材，兼顾煤碳及水泥熟料等货物。

航行于长江武汉至宁波中国近海航区及长江A、B 级航区。

船舶结构首尾为横骨架形式，中部货舱区采用双底双舷、单甲板、纵骨架式形式，所有构件尺寸均按 CCS 《国内航行海船建造规范》(2006)要求计算。

1. 主要尺度设计水线长：WL L 107.10米计算船长：L 104.10米型宽：B 17.5米型深：D 7.6米结构计算吃水：d 5.8米2.主要尺度比 长深比：104.1 5.95517.5L B ==> 宽深比：17.5 2.30 2.57.6B D ==<2. 肋距及中剖面构件布置：尾~#10以及#140~首 肋距为600mm#10~#140 肋距为700mm本船按规范要求的标准肋距为：1.2.8.1 肋骨、横梁或纵骨（船底、舷侧、甲板）的标准间距Sb 应按下式计算：0.0160.5Sb L =+ m ,且不大于0.7m式中：L—船长，m。

第二章 总纵强度计算§2-1船体总纵弯曲应力第一次近似计算一、危险剖面的选择危险剖面：可能出现最大弯曲应力的剖面，由总纵弯曲力矩曲线可知，最大弯矩一般在船中0.4倍船长范围的，所以计算剖面一般应是此范围内的最弱剖面—既有最大的船口或其电开口的剖面，如机舱、货舱开口剖面。

除此之外，一般还要对船体骨架改变处剖面，上层建筑端壁处剖面，主体材料分布变化处剖面，以及由于重量分布特殊可能出现相当大的弯矩值的某些剖面。

二、纵向强力构件 1、 1、 纵向强力构件纵向连续并能有效的传递总纵弯曲应力的构件。

船中0.4~0.5倍船长区域内连续的纵向构件，上甲板板、外板、内底板、纵桁、中内龙骨等都是纵向强力构件。

船中非连续构件参加总纵弯曲的有效性取决于本身的长度及与主体的连续情况。

（1）、构件连续长度≥3h 计算剖面船口纵围板、纵桁等纵向构件可计入船体梁剖面计算中，但除外机座纵桁和其它加强纵桁不应计入。

（2）、构件长度L %15 的上层建筑。

（3）、不少于三个横舱壁或类似结构支柱的长甲板室。

2、 2、 间断构件（1）、相临舱口甲板。

（2）、纵桁板上的H h %20 的开口。

三、剖面模数及剖面要素计算 1、 1、 不同材料剖面面积折算根据变形相等的条件，承受相同的力P 即在计算时，可以船体梁仅由一种基本材料构件，而把与基本材料弹性横量E 不同和构件剖面面积乘以两材料的弹性横量之比E E i，同时又不改形心位置。

因此，对薄壁构件，相当于只对板厚作上述变换。

2、 2、 剖面要素的计算步骤（1）、画出船体计算剖面的剖面图并编号（i ）（2）、选定参数轴—离基线（0.45～0.5）型深处。

确定形心至参数轴距离（i Z ）。

（3）、计算剖面积（A ）、静力矩（B ）、惯性矩（C ）。

∑=i A A ∑=i i Z A B ∑+=)(02i Z A C i i（4）、求中和轴至参考轴的距离（ε）、任意构件至中和轴的距离（'i Z ）A B=εε-=i i Z Z '（5）、求对中和轴的惯性矩（I ）)(2)(222A B C A C I -=-=ε（6）、若甲板和船底距中和轴最远的距离分别为j Z 和d Z ，则甲板和船底的剖面模数分别为j j Z IW =d d Z I W =通常甲板的剖面模数比船底的剖面模数（d j W W <），所以有时也称j W 为船体的min W 。

课程设计学院：船舶与海洋工程专业：船舶与海洋工程年级：大三任课教师：谢永和学生姓名：学号：____起迄日期：__ 2014.5.12_ 2009年12月编制目录1船体结构设计任务书2船体结构尺寸确定2.1艉楼2.2艇甲板室2.3居住甲板室2.4驾驶甲板室2.5罗经甲板室2.6艏楼2.7机舱棚3上层建筑构件尺寸汇总4上层建筑结构图5参考文献1.船体结构设计任务书《船舶强度与结构设计》课程设计任务书一、课程设计内容与时间安排(一) 课程设计内容1、按CCS颁布的《钢质海船入级建造规范》（2006年）4500DWT油轮上层建筑进行设计：船长L 105.30m船宽B17.60m型深D 5.80m吃水d 4.50m该船的上层建筑结构形式见附图。

(二) 时间安排课程设计总学时为1周。

二、课程设计方法在课程设计过程中，应用AutoCAD绘图软件绘图、用Excel表格软件计算。

三、课程设计报告要求(一) 编制船体结构设计计算书计算书包括：（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）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。

结构图应符合船舶制图规定，图上所标构件尺寸应与计算书中所选用尺寸一致。

(二)绘出设计上层建筑的结构图2.船体结构尺寸确定根据规范，上层建筑围壁的前端壁、后端壁及侧壁的计算压头有差别，但离艏艉近的端壁计算压头最大。

为了安全起见，选择离艏艉端壁近的端壁压头作为计算压头。

1）艉楼（1）计算压头（规范2.17.2）艉楼后端壁的m b m B m L m L 60.1760.1780.9938.10211====、、、、m m X b 47.2866.0C 31.3===γ、、，则：00.13.07.085.20.20083.011=+==+=B bL δα， 82.615011015.12.045.0/0.12300/2=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+=-L eL C L X L b λβ， 故：()m L h m h 498.35.201.031.15min =+==-=，γβλαδ 实取：h=15.31m式中：L ―规范船长，结构吃水处自艏柱前缘到舵杆中心线的水平距离； L 1―夏季载重水线长，m ，L 1取值不必大于300m ； X ―艉垂线至所考虑舱壁的距离，m ；γ―自夏季载重线至扶强材跨距中点的垂直距离，m ； b ―所考虑位置的甲板室宽，m ；B 1—船舶露天甲板在所考虑处的最大实际宽度，m 。

《船舶强度与结构设计》
课程设计
班级：
姓名：
学号：
日期：
设计任务
使用CCS 2012年颁布的《国内航行海船建造规范》和《钢质海船入级规范》，对某1200t 简易货船的船体外板与甲板进行设计。

1、主尺度及比值：
水线长
70.02m 垂线间长
67.60m 计算船长L
67.60m
船宽B 11.50m 型深D 4.80m 最大吃水d 3.70m 肋距s 0.60m 舷侧纵桁间距 2.00m 双层底高度 0.80m 方形系数C b 0.75 最大开口宽度b 6.70m 最大开口长度l H 17.00m 每一舱口两端横向甲板条中心线之间的距离l BH 25.10m
5.88 5.0L B =>， 2.40 2.5B
D
=<， 满足规范要求
本船为大开口船，按《海船规范》设计。

本船为单甲板双底结构，中部甲板及船底采用纵骨架式结构，纵骨间距为0.6m 。

货舱区舷侧设顶边舱及底边舱。

首、尾及舷侧采用横骨架式结构，并具有B 级冰区加强。

2、参考文献
（1）CCS 《国内航行海船建造规范》 2012。

（2）CCS 《钢质海船入级规范》 2012。

船体结构尺寸确定。

《船舶强度与结构设计》课程设计题目：1500m3耙吸式挖泥船总强度计算书学院专业年级姓名学号目录第一章计算说明 (1)1.1 计算内容 (1)1.2 主要技术参数 (1)第二章剪力和弯矩计算 (1)2.1 重力分布和浮力分布计算 (1)2.2 静水剪力和弯矩计算 (3)2.3 波浪附加剪力弯矩计算及剪力弯矩合成 (7)第三章总纵弯曲应力计算 (11)3.1 剖面参数 (11)3.2 总纵弯曲应力计算 (13)第四章临界应力计算和构件稳定性校核 (14)4.1 纵骨架式甲板临界应力计算及校核 (14)4.2 甲板纵桁临界应力计算及校核 (15)4.3 纵骨临界应力计算及校核 (15)第五章极限弯矩计算 (16)5.1 极限弯矩下各构件应力计算 (16)5.2 极限弯矩计算 (17)第六章计算结果分析及结论 (18)第一章 计算说明本计算书是1500m 3耙吸式挖泥船总强度计算书，计算出了中拱状态下的船体的静水剪力、弯矩，波浪附加剪力、附加弯矩，合成剪力、合成弯矩，并计算了总弯曲应力，以及校核了是否满足设计要求。

1.1计算内容(1) 静水弯矩、剪力 (2) 波浪附加弯矩、附加剪力 (3) 剪力、弯矩合成(4) 计算总弯曲应力、受压构件的稳定性校核 (5) 计算结果分析及结论 (6) 计算状态：中拱1.2主要技术参数船长：78米；满载排水量：5020吨；平均吃水：5.4米；站距：9.3=∆L 米，波高：4米；重心在舯前：813.0=g x 米;艏吃水:77.5=f T 米;尾吃水:23.5=a T 米。

主尺度：船长：78米，船宽：14.5米，型深：6.3米，设计吃水5.1米，肋距：0.6米，强框架间距：1.8米，纵骨跨度1.8米。

海水密度ρ=1025 kg/m 3，重力加速度g=9.81m/s 2，船体钢材屈服强度σy=235N/mm 2第二章 剪力和弯矩计算2.1重力分布和浮力分布计算静水剪力弯矩计算资料：表2：静水平衡状态各站横剖面浸水面积（m2）根据表1的数据将重量单位t转换为KN，绘制站间重量分布曲线p(x)：图1：重量分布曲线依据表2计算静水浮力，取相邻两站号横剖面浸水面积的平均值作为此站距间的浸水面积A，根据理论站间浮力公式F=ρgΔLA计算出各站间的静水浮力，计算过程如表3所示：表3：静水浮力计算图2：静水浮力分布曲线2.2静水剪力和弯矩计算载荷分布曲线q(x)=p(x)−b(x)，各站间重量减去浮力得载荷值，由此绘制载荷分布曲线：图3：载荷分布曲线静水剪力是载荷分布的一次积分，即N(x)=∫q(x)dxx静水弯矩是剪力的一次积分，载荷的二次积分，即M(x)=∫N(x)dxx0=∫∫q(x)dxdxxx利用表格进行剪力和弯矩的计算，第20站剪力不为0且N(20)N max=2.92%，需要进行剪力修正：ΔN i=i20N20 N i’=N i+ΔN i使船艏艉的剪力为0，同样第20站弯矩也不为0，M(20)M max=3.07%，再次进行弯矩修正：ΔM i=i20M20 M i’=M i+ΔM i计算过程如表4所示：表4：静水剪力和弯矩计算56由上表修正后的数据，绘制站间静水剪力和弯矩图：图4：静水剪力分布曲线图5：静水弯矩分布曲线2.3波浪附加剪力弯矩计算及剪力弯矩合成波浪附加剪力弯矩计算资料：2波浪附加浮力按如下公式计算：Δb(x)=b w (x)−b s (x)其中b w (x)为波浪中平衡时的浮力曲线，b s (x)为静水中平衡时的浮力曲线 波浪附加剪力是附加浮力负数的一次积分：N w (x)=∫[b s (x)−b w (x)]dx x=∫[−Δb(x)]dx x浮力与浸水体积成正比，因此站号上静水浮力与波浪中浮力之差可以用浸水面积之差来表示：N w (x)=γ∫[F s (x)−F c (x)]dx x=γ∫ΔF i (x)dx x其中F si (x)是静水中浸水面积分布曲线，F ci (x)是波面下浸水面积分布曲线 波浪附加弯矩是附加剪力的一次积分，附加浮力的二次积分：M w (x)=∫N w (x)dx x 0=∫∫[−Δb(x)]dxdx x 0x 0同样也可以用浸水面积曲线来表示M w (x)=γ∫∫ΔF i (x)dxdx x 0x 0下面列表计算，在计算过程中，发现波浪附加剪力和附加弯矩同样在船艏处不闭合，N w(20)N wmax=1.59%，M w(20)M wmax=6.59%，采用相同的方法进行线性修正，以确保船艏艉剪力和弯矩都为0。

《船舶强度与结构设计》习题集第一章船体外载荷模块1、空船在重量曲线可用抛物线和矩形之和表示,即把空船重量的一半作为均匀分布,另一半作为二次抛物线分布.如下图所示 .试求证距船中x 处单位长度的重量为:⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=2175.05.02)(l x i w x ω (kN/m)式中W ——空船重量，kN;l ——船长的一半，m.2、某长方形货驳和10m ，均匀装载正浮于静水中。

若认为货驳自身质量沿船长均匀分布，此时在货驳中央加10t 集中装载荷。

试画出其载荷、剪力和弯矩曲线，并求出最大剪力和最大弯矩。

3、长方形浮码头，长20m 、宽５m 、深３m,空载时吃 水１m （淡水）。

当中部８m 范围内承受布载荷时，吃水增加到２m 。

假定船体质量沿船长均匀分布。

试作出该载荷条件下的浮力曲线、载荷曲线、静水剪力和弯矩曲线，并求出最大剪力与最大弯矩值。

4、某箱形船，长100m 、宽18m ,在淡水中正浮时吃水为5m 。

假定船体质量沿船长均匀分布。

将一个150t 的载荷加在船中后50m 处的一点上，试画出其载荷、剪力和弯矩曲线，并计算此时船中的变矩值。

5、水线面形状如下图所示的一直壁式船，静置于L z h y π2cos 2=的余弦波上，试计算波谷在船中时的最大静波浪弯矩。

6、若将题1.3的船静置于波高h=0.5m 的余弦波上，试求最大静波浪弯矩。

第二章总纵强度模块1、某型深3.5m 的横骨架式船舶，第一次近似计算船中剖面要素时，参考轴选在基线上1.5m 处，并得到以下各数值（对半剖面）：（1）使船底板在第二次计算时的折减系数不小于0.5（肋距为500mm ，每四档肋距设一实肋板），该船底板的最小厚度至少应为多少？（2）剖面上甲板宽度为2m ，舱口旁的甲板厚度为5mm ，舷侧板厚度为6mm 。

若该剖面受到1600kN 剪力的作用，求甲板距中心线4m 处和舷侧板在中和轴处的剪应力。