船舶結(jié)構(gòu)課程設(shè)計報告完整版

1、船舶與海洋工程學(xué)院船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計課程設(shè)計報告專業(yè)：船舶與海洋工程班級：xxxxx組員：xxxxxx題目：第1題指導(dǎo)教師：xx完成時間：xxxxx目 錄1 課程設(shè)計任務(wù)12設(shè)計任務(wù)小組分工13 基本結(jié)構(gòu)設(shè)計方案及基本結(jié)構(gòu)圖的繪制14 基于CCS-國內(nèi)航行海船建造規(guī)范（2006）規(guī)范的結(jié)構(gòu)設(shè)計25 甲板板架結(jié)構(gòu)有限元建模與強度計算85.1 有限元建模前的考慮85.2 有限元建模85.3 有限元強度計算結(jié)果116 總結(jié)13附錄一 甲板基本結(jié)構(gòu)圖圖紙14附錄二 甲板板架規(guī)范計算書141 課程設(shè)計任務(wù)1) 熟悉國內(nèi)航行海船建造規(guī)范第2篇船體部分中的第一章（通則）、第二章（船體結(jié)構(gòu)）和第八章（散貨船補充規(guī)定

2、）的基本內(nèi)容；2) 根據(jù)國內(nèi)航行海船建造規(guī)范確定5000噸江海直達船甲板板架基本結(jié)構(gòu)設(shè)計方案；3) 繪制主甲板基本結(jié)構(gòu)圖、完成船體結(jié)構(gòu)構(gòu)件規(guī)范計算書；4) 完成甲板板架結(jié)構(gòu)#-6#12區(qū)域有限元計算書2設(shè)計任務(wù)小組分工表2.1 小組分工及貢獻度姓名課題分工貢獻度Xx根據(jù)規(guī)范確定#12#41區(qū)域甲板構(gòu)件尺寸，#-6#12區(qū)域有限元計算1.0Xx根據(jù)規(guī)范確定#126#153區(qū)域甲板構(gòu)件尺寸，整理甲板構(gòu)件規(guī)范計算書1.0Xx根據(jù)規(guī)范確定#-6#12區(qū)域甲板構(gòu)件尺寸，幫助建立甲板板架有限元模型1.0Xx根據(jù)規(guī)范確定#41#126區(qū)域甲板構(gòu)件尺寸1.03 基本結(jié)構(gòu)設(shè)計方案及基本結(jié)構(gòu)圖的繪制3.1基本結(jié)構(gòu)

3、設(shè)計方案本船主要運輸?shù)V石及鋼材，兼顧煤碳及水泥熟料等貨物。航行于長江武漢至寧波中國近海航區(qū)及長江A、B級航區(qū)。首先根據(jù)本船的特點確定甲板結(jié)構(gòu)形式：船舶結(jié)構(gòu)首尾甲板結(jié)構(gòu)為橫骨架形式，中部單甲板、縱骨架式形式。然后初步確定肋距：尾#10及#140首 肋距為600mm#10#140 肋距為 700mm實肋板間距 2100mm本船規(guī)范要求的標(biāo)準(zhǔn)肋距為(1.2.8.1)：S = 0.0016L+0.5 = 0.0016×104.1+0.5 = 0.667 mm (以下均同)根據(jù)母型船的貨艙分布及結(jié)構(gòu)特點確定橫艙壁位置和分艙數(shù)，然后根據(jù)船艙長度和船的主尺度確定構(gòu)件的大概數(shù)目和位置。這樣，可以初步

4、確定船舶的基本結(jié)構(gòu)圖。3.2基本結(jié)構(gòu)圖的繪制 確定好橫艙壁數(shù)目和位置，肋距等，結(jié)合母型船的基本結(jié)構(gòu)圖，可以在CAD中初步繪制甲板的基本結(jié)構(gòu)圖。3.3基本結(jié)構(gòu)圖的最終確定根據(jù)規(guī)范去校核基本結(jié)構(gòu)圖是否符合規(guī)范，修改掉不符合規(guī)范的地方，根據(jù)規(guī)范重新確定，最后確定下來基本結(jié)構(gòu)圖。主甲板的基本結(jié)構(gòu)圖見附錄一。4 基于國內(nèi)航行海船建造規(guī)范的結(jié)構(gòu)設(shè)計取橫骨架式甲板橫梁的尺寸計算和尺寸的確定為典型例子：4.1確定甲板板厚 4.1.1查規(guī)范4.1.2根據(jù)規(guī)范計算甲板板厚從基本結(jié)構(gòu)圖中可知：L=104.1m，橫梁間距s=0.7m，F(xiàn)d=1，則t1=0.085*0.7*（104.1+110）*（1+（0.7/2.6

5、24）2）（-1）=11.8926mmt2=1.05*0.7*104.1+75)(-0.5)= 9.83638mmt1> t2所以甲板板厚取12mm4.2構(gòu)件幾何參數(shù)計算公式 在本船中，普通橫梁取為球扁鋼查規(guī)范軋制型材(包括球扁鋼、不等邊角鋼和不等邊不等厚角鋼)(見圖1. 2. 4. 1)連同帶板的剖面積Az、慣性矩I 和剖面模數(shù)W 可按下列各式計算：式中：h 型材的高度， mm; A 1型材的剖面積，cm2； Ix1型材的自身慣性矩，cm4； y1型材的中和軸位置，cm； A 帶板剖面積， cm2； t 帶板厚度， mm; y 連帶板的中和軸位置，按下式計算：帶板的尺寸規(guī)范式中: f系

6、數(shù),等于0.3(l/b)2/3 ,但不大于1; b 主要構(gòu)件所支承的面積的平均寬度,m; l 主要構(gòu)件的長度,m; t p 帶板的平均厚度,mm; b f 主要構(gòu)件面板寬度,m; t f 主要構(gòu)件面板厚度,mm；4.3甲板水頭計算查規(guī)范甲板水頭計算根據(jù)上述規(guī)范可以計算h0 = 1.2+21000 (100+3LD-d 150) = 1.2+21000 (100+3×104.17.6-5.8 150)= 1.358m依據(jù)表計算甲板各區(qū)域壓頭值：本船區(qū)域主要構(gòu)件h次要構(gòu)件hC1C2C3#140#1534.3582.03720.89.45#126#1403.3581.697520.85.7

7、754.4甲板橫梁計算查規(guī)范如下：甲板橫梁計算和尺寸確定（1）#140#153橫梁，l取2.2m，根據(jù)規(guī)范可以計算剖面模數(shù)W = C1C2Dd+C3shl2 =2*0.8*7.6*5.8+9.45*0.6*2.037*2.22=126.429cm3剖面模數(shù)不必大于：W=Bshl2=17.5*0.6*2.037*2.642=149.069 cm3可以取16a，由規(guī)范可以算出其剖面模數(shù)W= 143.361 cm3，符合要求(2)#126-#140橫梁，l取2.5m，根據(jù)規(guī)范可以計算剖面模數(shù)W = C1C2Dd+C3shl2 = 2*0.8*7.6*5.8+5.775*0.7*1.6975*2.52

8、=113.4164 cm3所以W不小于116.56 cm3又剖面模數(shù)不大于W=Bshl2=17.5*0.7*1.6975*2.592=139.491 cm3可以取14b，其剖面模數(shù)W=114.664 cm3綜合（1）、（2），考慮到實際造船的材料選擇盡量一致的原則，我們決定#126-#153之間的普通橫梁統(tǒng)一取14b，局部地方強度不夠再局部加強。甲板板架規(guī)范計算書見附錄二。5 甲板板架結(jié)構(gòu)有限元建模與強度計算5.1 在建模之前，首先對要建模區(qū)域有個整體把握，考慮比如12號肋位的橫艙壁為剛性固定，6號肋位的橫艙壁，在詢問同學(xué)的意見后，覺得簡支也還較為可靠，兩個舷側(cè)和艉封板剛度相對橫艙壁較小，考慮

9、簡支。有個小開口，在詢問同學(xué)后，開口進行映射網(wǎng)格劃分容易出問題且可能會出現(xiàn)應(yīng)力集中，考慮甲板開口也較小，就直接忽略。作為補償，甲板厚度稍微取大些，取為12mm。5.2考慮有限元實際水平，決定建立平面模型。首先在excel中輸好所有節(jié)點編號和節(jié)點坐標(biāo)。在ansys中，選擇計算類型為Structural，甲板為shell單元，支柱用combin單元，縱桁和橫梁用beam單元?？紤]單位之后，點坐標(biāo)以mm為，E設(shè)置為2.1e5,泊松比為0.3。設(shè)置縱桁和強橫梁為T型材，普通橫梁本來用cad畫了球扁鋼導(dǎo)入ansys，結(jié)果版本原因，無法導(dǎo)入sat文件，選擇角鋼代替。做完上述工作，從excel導(dǎo)入坐標(biāo)和編號

10、，連接節(jié)點，生成面和線，原后用布爾操作里divide命令對面進行劃分。 接下來進行網(wǎng)格劃分，賦予普通橫梁為角鋼形狀，縱桁和強橫梁為T型材，每一小段line劃分4等分。甲板賦予板形狀，每一小塊甲板每200mm劃分。支柱劃分5等分。網(wǎng)格劃分形狀如下圖：施加約束，艉封板，舷側(cè)和6號肋位橫艙壁，施加x,y,z方向的位移約束，12號肋位橫艙壁施加位移和轉(zhuǎn)角約束。施加均布載荷，按照水頭近似估計變形后的模型5.3 應(yīng)力云圖Z方向的位移：X方向的應(yīng)力：Y方向的應(yīng)力：6 總結(jié)總結(jié)：這次強度課設(shè)，剛剛開始做的時候，完全不知道如何下手，不知道要干啥，后來在同學(xué)建議下，先詳細(xì)瀏覽說明書，終于稍微明白要干什么了。大家開始分工，在計算強橫梁，不知道該怎么弄。后來問老師可以按板架取模型進行計算。取了板架后發(fā)現(xiàn)縱桁太多了，覺得變形對稱，可以近似取一半的結(jié)構(gòu)，縱桁那里相當(dāng)于剛固，舷側(cè)自由支持，如何按照結(jié)構(gòu)力學(xué)課本給的公式，按照線性疊加，進行計算，結(jié)果和老師給的基本結(jié)構(gòu)圖的構(gòu)件尺寸相差不多。進行有限元建模時，完全不知道如何下手，因為平時有限元確實學(xué)的差，后來組里一高人建了一個實體模型，結(jié)果實體模型不知道如何劃分，然后只能重新開始。覺得平面建模也還可以，于是組內(nèi)討論決定建平面模