2022年船体强度与结构设计方案计算书 .pdf

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1、个人资料整理仅限学习使用1500 m3耙吸式挖泥船基 本 设 计标记 数量 修改标号 签字日期总纵强度计算书文件编号编制周晗班级2 班校对学号3009205278 标检总面积共 18 页 第 1 页审核天津大学建工学院船舶工程系审定日期 2018.8.25 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 14 页个人资料整理仅限学习使用目录1. 计算说明3 2.剪力和弯矩计算4 2.1 计算重量分布和浮力分布 42.2 计算静水剪力和静水弯矩 5 2.2.1 分别绘制站间载荷、剪力和弯矩图7 2.3 计算总纵弯矩值和剪力值83 总纵弯曲

2、应力、受压构件的稳定性校核及折减计算113.1 临界应力失稳计算134 结论14精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 14 页个人资料整理仅限学习使用1 计算说明本计算书是1500 m3 耙吸式挖泥船总强度计算书，涉及到挖泥船的静水弯矩、剪力，波浪附加弯矩、附加剪力，计算总弯曲应力等等，以校核是否满足设计要求。这里我们只计算满载到港的情况。具体计算内容如下：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及折减计算（5）折减后的高次总弯曲应力计算（6

3、）计算结果分析及结论（7）计算工况：满载出港（8）计算状态：中拱和中垂1.2 主要技术参数船长： 78M；满载排水量：5020 吨；平均吃水：5.4M；站距：9.3LM ，波高： 4M ；重心在舯前：813.0gxM 。艏吃水 :77.5fTM 。尾吃水 :23.5aTM 。主尺度：船长：78M，船宽： 14.5M ，型深： 6.3M，设计吃水5.1M，肋距： 0.6M ，强框架间距：1.8M。海水密度： 10.055KN/m3 船体材料：计算剖面的所有构件均采用低碳钢，屈服极限Y=235.2N/mm2许用应力：1.总纵弯曲许用应力： =0.5 Y2.总纵弯曲与板架局部弯曲合成应力的许用应力：

4、在板架跨中： 1+2=0.65 Y 在横舱壁处： 1+2= Y1.3 静水弯矩计算资料(1站间重量 吨）表 静水平衡状态各站横剖面浸水面积)2m表1-2） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1023 41 56 66 72 75 77 77 77 77 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 14 页个人资料整理仅限学习使用77 77 78 78 79 78 68 51 25 5 2 剪力和弯矩计算2.1 计算重量分布和浮力分布根据表 1-1 ）绘制站间重量

5、分布曲线：图 2-1 站间重量分布梯形图依据表 1-2 ）计算静水浮力：表2-1） 静水浮力计算静水浮力计算站号浸水面积 m 成对和理论站间浮力KN 站间0 10 10 1 23 33 647.039 0-1 2 41 64 1254.864 1-2 3 56 97 1901.903 2-3 4 66 122 2392.084 3-4 5 72 138 2705.801 4-5 6 75 147 2882.266 5-6 7 77 152 2980.302 6-7 8 77 154 3019.517 7-8 9 77 154 3019.517 8-9 10 77 154 3019.517 9-

6、10 11 77 154 3019.517 10-11 12 77 154 3019.517 11-12 13 78 155 3039.124 12-13 14 78 156 3058.731 13-14 15 79 157 3078.338 14-15 16 78 157 3078.338 15-16 17 68 146 2862.659 16-17 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 站间重量站间重量精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结

7、- - - - - - -第 4 页，共 14 页个人资料整理仅限学习使用18 51 119 2333.263 17-18 19 25 76 1490.151 18-19 20 5 30 588.218 19-20 图 2-2 浮力分布曲线图2.2 计算静水剪力和静水弯矩根据表格 1-1 ）和表格 2-1）绘制静水剪力和静水弯矩的计算表格如下：表 2-2）静水计算站号理论站间重量 吨）理论站间重量KN ）理论站间浮力KN ）理论站间载荷KN ）3）-4）第5）列自上至下和第 列不封闭的修正值剪力值*L/2 对第10）列的不封闭值的修正弯矩值理论站号1）2）3）4）5）6）7）8）9）10）11

8、）12）0 0 0 0-1 57.605 565.105 647.03925 -81.9342 -81.9342 -81.9342 -7.28985 -74.6443 -159.772 -128.153 -31.6192 1 1-2 62.716 615.244 1254.864 -639.62004 -721.554 -885.423 -14.5797 -706.975 -1726.57 -256.305 -1470.27 2 2-3 81.581 800.310 1901.90325 -1101.59364 -1823.15 -3430.12 -21.8696 -1801.28 -6688

9、.74 -384.458 -6304.29 3 3-183.61801.2392.08-4 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 理论站间浮力理论站间浮力精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 14 页个人资料整理仅限学习使用4 23 341 45 590.74287 2413.89 7667.16 29.1594 2384.73 14951 512.61 14438.4 4-5 177.2

10、06 1738.391 2705.8005 -967.40964 -3381.3 -13462.4 -36.4493 -3344.85 -26251.6 -640.763 -25610.8 5 5-6 202.028 1981.895 2882.26575 -900.37107 -4281.67 -21125.3 -43.7391 -4237.93 -41194.4 -768.915 -40425.5 6 6-7 274.463 2692.482 2980.302 -287.81997 -4569.49 -29976.5 -51.029 -4518.46 -58454.2 -897.068 -

11、57557.1 7 7-8 472.659 4636.785 3019.5165 1617.26829 -2952.22 -37498.2 -58.3188 -2893.9 -73121.5 -1025.22 -72096.3 8 8-9 454.598 4459.606 3019.5165 1440.08988 -1512.13 -41962.6 -65.6087 -1446.52 -81827 -1153.37 -80673.6 9 9-10 456.448 4477.755 3019.5165 1458.23838 -53.8949 -43528.6 -72.8985 19.00362

12、-84880.7 -1281.53 -83599.2 10 10-11 418.771 4108.144 3019.5165 1088.62701 1034.732 -42547.8 -80.1884 1114.92 -82968.1 -1409.68 -81558.4 11 11-12 408.105 4003.510 3019.5165 983.99355 2018.726 -39494.3 -87.4782 2106.204 -77013.9 -1537.83 -75476 12 12-13 405.117 3974.198 3039.12375 935.07402 2953.8 -34

13、521.8 -94.7681 3048.568 -67317.4 -1665.98 -65651.5 13 13-14 401.806 3941.717 3058.731 882.98586 3836.786 -27731.2 -102.058 3938.843 -54075.8 -1794.14 -52281.7 14 14-15 435.472 4271.980 3078.33825 1193.64207 5030.428 -18864 -109.348 5139.775 -36784.7 -1922.29 -34862.5 15 15-16 166.794 1636.249 3078.3

14、3825 -1442.08911 3588.339 -10245.2 -116.638 3704.976 -19978.1 -2050.44 -17927.7 16 16-17 147.993 1451.811 2862.6585 -1410.84717 2177.491 -4479.37 -123.927 2301.419 -8734.78 -2178.59 -6556.19 17 17-18 83.401 818.164 2333.26275 -1515.09894 662.3924 -1639.49 -131.217 793.6097 -3197 -2306.75 -890.26 18

15、18-19 74.619 732.012 1490.151 -758.13861 -95.7462 -1072.84 -138.507 42.76095 -2092.04 -2434.9 342.8527 19 19-20 54.859 538.167 588.2175 -50.05071 -145.797 -1314.39 -145.797 0 -2563.05 -2563.05 -0.00389 20 由表 2-2）可知：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 14 页个人资料整理仅限学习使用满载重量： W=49246.2K

16、N 重心坐标813. 0gxM 艏吃水 : 77.5fTM ；尾吃水 : 23.5aTM 最大剪力值 Nmax=5139.775 KN 最大弯矩值： Mmax=-83599.2KN.m 准确度：剪力：弯矩：满足精度要求。2.2.1 分别绘制站间载荷、剪力和弯矩图如下图 2-3 站间载荷分布图-2000 -1500 -1000 -500 0 500 1000 1500 2000 0-11-22-33-44-55-66-77-88-99-1010-1111-1212-1313-1414-1515-1616-1717-1818-1919-20站间载荷分布站间载荷分布精选学习资料 - - - - -

17、- - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 14 页个人资料整理仅限学习使用图 2-4 静水载荷剪力图图 2-5 静水弯矩图2.3 计算总纵弯矩值和剪力值：根据表格 1-2 ）和 2-2 ）进行总纵弯矩值和剪力值的计算：表2-3 ）波浪载荷 2-3 ）合成剪力及弯矩计算理论站号波面下横静水下横横剖面积对4）列对5）列的积分静 波浪 剪力不封闭调整修 正后 的剪力波浪弯矩不封闭修正值修正后的静 水剪力静 水弯矩合 成剪力合成弯矩-6000 -4000 -2000 0 2000 4000 6000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1

18、5 16 17 18 19 20 静水载荷剪力静水载荷剪力-90000 -80000 -70000 -60000 -50000 -40000 -30000 -20000 -10000 0 10000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 静水弯矩图静水弯矩图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 14 页个人资料整理仅限学习使用剖面浸水面积 剖面浸水面积浸水面积增值 的积分1）2）3）4）5）6）7）8）9）10）11）12）13）14）15）16）0 23.2

19、 10 -13.2 -13.2 -13.2 -258.816 -504.691 0 -504.691 1 42.4 23 -19.4 -45.8 -72.2 -898.012 -10.3036 -887.708 -2760.5 -1247.14 -1513.36 -74.6443 -31.6192 -962.353 -1544.98 2 59.42 41 -18.42 -83.62 -201.62 -1639.56 -20.6072 -1618.95 -7708.77 -2494.28 -5214.49 -706.975 -1470.27 -2325.93 -6684.76 3 72.17 5

20、6 -16.17 -118.21 -403.45 -2317.77 -30.9108 -2286.86 -15425.6 -3741.42 -11684.1 -1801.28 -6304.29 -4088.14 -17988.4 4 77.01 66 -11.01 -145.39 -667.05 -2850.7 -41.2144 -2809.48 -25504.1 -4988.56 -20515.5 -2384.73 -14438.4 -5194.22 -34953.9 5 77.09 72 -5.09 -161.49 -973.93 -3166.37 -51.518 -3114.86 -37

21、237.4 -6235.7 -31001.7 -3344.85 -25610.8 -6459.71 -56612.5 6 70.14 75 4.86 -161.72 -1297.14 -3170.88 -61.8216 -3109.06 -49595 -7482.84 -42112.2 -4237.93 -40425.5 -7347 -82537.7 7 62.06 77 14.94 -141.92 -1600.78 -2782.66 -72.1252 -2710.54 -61204.4 -8729.98 -52474.5 -4518.46 -57557.1 -7229 -110032 8 5

22、6.37 77 20.63 -106.35 -1849.05 -2085.23 -82.4288 -2002.8 -70696.8 -9977.12 -60719.7 -2893.9 -72096.3 -4896.71 -132816 9 51.42 77 25.58 -60.14 -2018.54 -1179.18 -92.7324 -1086.45 -77062.4 -11224.3 -65838.2 -1446.52 -80673.6 -2532.97 -146512 10 50.14 77 26.86 -7.7 -2083.38 -150.976 -103.036 -47.9398 -

23、79656.2 -12471.4 -67184.8 19.00362 -83599.2 -28.9362 -150784 11 51.177 25.845.05 -2046883.3066 -113.996.6462 -7822-1371-64501114.92 -81552111.567 -1460精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 14 页个人资料整理仅限学习使用1 9 .03 34 8.2 8.5 9.7 8.4 68 12 58.34 77 18.66 89.6 -1911.38 1756.81 -123.643 1

24、880.453 -73080 -14965.7 -58114.3 2106.204 -75476 3986.657 -133590 13 67.43 78 10.57 118.83 -1702.95 2329.93 -133.947 2463.876 -65110.8 -16212.8 -48898 3048.568 -65651.5 5512.444 -114549 14 77.67 78 0.33 129.73 -1454.39 2543.649 -144.25 2687.899 -55607.3 -17460 -38147.4 3938.843 -52281.7 6626.742 -90

25、429.1 15 84.72 79 -5.72 124.34 -1200.32 2437.965 -154.554 2592.519 -45893.2 -18707.1 -27186.1 5139.775 -34862.5 7732.295 -62048.6 16 91.87 78 -13.87 104.75 -971.23 2053.859 -164.858 2218.717 -37134.1 -19954.2 -17179.9 3704.976 -17927.7 5923.693 -35107.6 17 85.63 68 -17.63 73.25 -793.23 1436.231 -175

26、.161 1611.392 -30328.5 -21201.4 -9127.08 2301.419 -6556.19 3912.811 -15683.3 18 70.6 51 -19.6 36.02 -683.96 706.2531 -185.465 891.7179 -26150.6 -22448.5 -3702.1 793.6097 -890.26 1685.328 -4592.36 19 38.38 25 -13.38 3.04 -644.9 59.60604 -195.768 255.3744 -24657.2 -23695.7 -961.535 42.76095 342.8527 2

27、98.1354 -618.683 20 5.17 5 -0.17 -10.51 -652.37 -206.072 -206.072 -0.0002 -24942.8 -24942.8 -0.00428 0 -0.00389 -0.0002 -0.00817 根据上表分布绘制合成剪力图和合成弯矩图如下：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 14 页个人资料整理仅限学习使用图 2-6 合成剪力图图 2-7 合成弯矩图由表格 2-3）可以得到最大弯矩值和最大剪力值：最大剪力值： Nmax=7732.295 KN 最大弯矩值： Mm

28、ax=-150784 KN.m 3 总纵弯曲应力、受压构件的稳定性校核及折减计算-10000 -8000 -6000 -4000 -2000 0 2000 4000 6000 8000 10000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 合成剪力合成剪力-160000 -140000 -120000 -100000 -80000 -60000 -40000 -20000 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 合成弯矩合成弯矩精选学习资料 - - - - -

29、- - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 14 页个人资料整理仅限学习使用计算剖面选在弯矩最大的船中66.5 号肋位，参与总纵弯曲的构件如图3-1 所示：图 3-1 66.5号肋位剖面图各个构件的名称、尺寸、面积及其形心到到参考轴的距离如表3-1 所示。参考轴选在船底基线。表 3-1 参与总弯曲构件构件编号构件名称构件尺寸 mm）构件剖面 积 2cm）距参考轴距离m）静力矩 构件自身惯性矩(cm2*m2 矩中和轴距离(m 总纵弯曲应力(N/mm2 1 平板龙骨129018232.2 2.0 0 0 0.0063 -3.26 84.59 2 箱 型 内龙骨2001

30、450012440 0.33 14.52 4.79 0.92 -2.93 76.03 3 箱 型 底纵骨L106010015.0 0.06 0.93 0.06 0.013 -3.2 83.04 4 箱 型 上纵梁130123001022.8 2.6 59.28 154.12 0.017 -0.66 17.12 5 箱 型 上下 弧 板60020102 3.0 306 9.18 3.06 -0.26 6.75 6 箱型纵骨L106010015 15 30 0.6 1.2 2.20 9.3 18.6 66 5.58 22.32 145,2 0.013 0.013 0.025 -2.66 -2.06

31、 -1.06 69.02 53.45 27.51 7 箱型竖板150016240 0.75 180 135 45 -2.51 65.13 8 箱型斜板190016258 2.2 567.6 1248.72 77.615 -1.06 27.50 9 船底板160016256 0 0 0 0.006 -3.26 84.59 10 舭板200014280 0.6 168 100.8 93.34 -2.66 69.02 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 14 页个人资料整理仅限学习使用11 侧板380016608 3.05 18

32、54.4 5655.92 731.63 -0.21 5.45 12 顶 列 板150016240 5.65 1356 7661.4 45 2.39 -62.01 13 船底纵骨L312110180101 0 0 0 0.297 -3.26 84.593 14 舭 纵 骨L1211018033.7 0.4 13.48 5.39 0.09 -2.86 74.21 15 舷侧纵骨L31210010067.7 1.6 108.32 173.31 0.057 -1.66 43.08 16 舷侧纵骨L1090140L3109014022.2 66.6 3.0 4.4 66.6 293.04 199.8 1

33、289.3 0.015 0.045 -0.26 1.14 6.75 -29.58 17 甲板边板150014210 6.3 1323 8334.9 0.003 3.04 -78.88 18 甲 板 板140011435011154 478.5 6.5 6.5 1092 2827.5 7098 18378. 0.003 0.004 3.24 3.24 -84.07 -84.08 19 甲板纵行22001480012248 6.0 1488 8928 0.53 2.74 -71.1 20 甲板纵骨L810100160202.4 6.0 1214.4 7286.4 0.44 2.74 -71.1 2

34、1 泥仓纵骨L41090140L3109014088.8 66.6 2.0 5.0 177.6 333 355.2 1665 0.06 0.04 -1.26 1.74 32.70 -45.15 22 泥仓竖壁400014560 4.3 2408 10354. 746.67 1.04 -26.98 23 泥仓斜壁210016336 1.5 504 756 123.48 -1.76 45.67 24 泥仓竖壁5501688 0.27 23.76 6.4152 2.22 -2.99 77.59 求和：5053.5 16473.33 82753.473 求和可知：剖面面积 A= 5053.5 cm2静

35、力矩： B= 16473.33 cm2*m 惯性矩： C= 80882.86+1870.612=82753.473 cm2*m2 ?=B/A= 3.26 m I=2C- ?2*A）=2 (3-1 受压板的临界应力表3-2 ）构件名称编号板长边a 板厚 t(cm 板的临界应力cr(N/mm2 甲板板18 180 65.9 1.1 2.786 211.736 甲板边板17 180 65.9 1.4 4.513 235.2 受压纵骨剖面要素及临界应力计算表格如下：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 14 页个人资料整理仅限学习使

36、用计算公式：)(E22Etbfaie(N/mm2 而 0.5 Y=0.5*235.2=117.6 (N/mm2 0.5 所以纵骨的临界应力按下式计算：(N/mm2经计算可以得到：32.233)7.736342.235-1(2.235cr(N/mm2 纵骨满足其稳性要求。4 结论经过以上步骤的计算，同过比较可以得到以下结论：1.船体强度设计满足要求。最大弯曲应力小于许用应力：max。2.船体满足稳性要求。临界应力都大于最大弯曲应力，在船体构件承受最大弯曲应力时，船体并不会失稳。)6,(abMinbe)41(Eyycr精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 14 页