1、本科毕业论文（20 届）66m 运沙船结构及强度计算分析所在学院 专业班级 船舶与海洋工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 22目 录摘 要 .1绪 论 .41 船体说明 .61.1 船舶主要尺度要素 .61.2 甲板间高 .61.3 排水量及载重量 .61.4 总布置概述 .71.5 主机和推进装置 .71.6 航速及续航力 .81.7 主要舱容 .81.8 稳性 .81.9 干舷 .81.10 吨位 .82结构计算书 .921 适用条件 .922 船体外板 .92.2.1 船底外板 .92.2.2 平板龙骨 .102.2.3 舭列板 .102.2.4 舷侧外板 .112.
2、2.5 甲板 .132.2.5.1 甲板厚度 .132.2.5.2 甲板边板 .132.2.5.3 甲板开口 .132.2.5.4 平台甲板 .1323 船底骨架 .142.3.1 横骨架式单层底 .142.3.1.1 中内龙骨 .142.3.1.2 旁内龙骨 .142.3.1.3 货机舱实肋板 .152.3.1.4 首尖舱区域实肋板 .152.3.1.5 尾尖舱区域实肋板 .162.3.1.6 主机基座 .162.3.1.7 舭肘板 .162.3.2 纵骨架式双层底 .162.3.2.1 中桁材 .162.3.2.2 旁桁材 .162.3.2.3 肋板 .172.3.2.4 船底纵骨 .17
3、2.3.2.5 内底板 .17332.3.2.6 内底纵骨 .1824 舷侧骨架 .182.4.1 货舱、机舱区域主肋骨 .182.4.2 首尾尖舱主肋骨 .192.4.3 甲板间肋骨 .192.4.4 强肋骨 .202.4.5 舷侧纵桁 .202.4.6 舭肘板 .2125 甲板骨架 .212.5.1 压头 .212.5.2 横梁 .222.5.3 强横梁 .232.5.4 纵骨 .232.5.5 纵桁 .232.5.5 舱口甲板纵桁 .242.5.6 舱口围板 .242.5.6.1 舱口围板高度 .242.5.6.2 舱口围板厚度 .2526 舱壁 .252.6.1 舱壁板厚度 .252.
4、6.2 扶强材 .252.6.3 桁材 .262.6.4 沙舱斜板 .262.6.4.1 斜板厚度 .262.6.4.2 斜板纵骨 .272.6.4.3 斜板横梁 .2727 首柱 .2728 尾柱 .2829 支柱 .28210 舷墙 .29211 上层建筑 .292.11.1 系数 .292.11.2 系数 .302.11.3 系数 .302.11.4 系数 .302.11.5 压头 h.312.11.6 壁厚 .312.11.6 扶强材 .322.11.6 弱结构 .332.11.7 强结构 .333船体结构汇总 .344总纵强度计算 .374.1 适用条件 .374.2 船 体梁弯曲强
5、度 .374.2.2 船体梁剖面特性计算 .38444.2.3 船中剖面模数 .394.3 总纵弯曲应力 .414.4 总纵强度校核总结 .425设计总结 .43参考文献 .45附结构图 .46舯横剖面图 .46基本结构图 .466.外文翻译 .47本科毕业论文 摘要 - 1 -摘 要随着我国经济的高速发展，船舶运输行业蒸蒸日上，在各类运输船舶中，运沙船占有重要地位，其数量、吨位、规模也越来越大，技术含量也渐渐上升，而运沙船近期却频频出现事故，因而研究沙船安全性已经成了国内外船舶界的一个热门，船舶结构和强度是船舶在航行中安全的重要保证，也是船舶性能和要求的最主要的因素，在计算过程中要包括：外板
6、及甲板的厚度、肋板的高度和厚度、纵桁的高度和厚度、舱壁的设置等具体问题，在参照规范相关章节的依据下，进行计算。本设计是对 66m 运沙船,参照设计任务书对本船的要求，以及所给的船舶主尺度、总布置图和型线图，按照钢制海船入级规范 （2006）对船体结构进行计算。本次设计分为两个部分，第一部分:根据钢制海船入级规范 （2006）相关规定，计算出各个构件和板材的尺寸，依照计算的结果选取满足要求的板材和型材，最后列表汇总主要结构的尺寸。第二部分：按照第一部分所做计算书计算出的船底、甲板及上层建筑各部位构件的尺寸按照设计任务的要求，绘制出本船的基本结构图和横剖面图，通过上述两幅图纸，反映出设计船舶的船底
7、、主甲板、舷侧、机舱区域和上层建筑构件的布置情况和主要构件的尺寸。关键词 船舶结构、强度、结构设计、剖面模数、强度校核本科毕业论文 摘要- 2 -66m sand structural and strength designWang MingAbstractWith the high development of our countrys economy as well as the upstream shipping transportation industry, sand carrier finds its important position among all kinds of tr
8、ansport ships, whose quantity, tonnage, scale are all better improved, technical content gradually raised. However, frequent accidents involving sand carriers are being caused recently, which makes it domestically and oversea popular in the field of shipping to study the security of sand carrier. Th
9、e structure and strength of the ships which ensure the security during the sailing are also the major factor of the nature and requirement of ships. There are many factors being considered during the computing, which include many specific issues such as the thickness of the shell plate and check, th
10、e altitude and thickness of the rib and longitudinal girder, the setment of transverse bulkhead and so on. And all these are being computed according to the reference of some standard chapters and sections.The design is to compute the hull structure of 66m sand carrier referring to the requirement o
11、f the design specification for the ship, as well as the principal dimensions ,the general arrangement and ship line plans of the ship offered, and with the reference to the the Regulations for the Construction and Classification of Steel Ships (2006). And the design is divided into two parts as foll
12、ows : 1.The size of each constructional elements and plank materials is computed according to the related rules of the Regulations for the Construction and Classification of Steel Ships (2006), and then the shaped materials and plank materials which satisfy the requirement according to the computing
13、 outcomes is selected, finally a form is listed to summary the size of the major construction. 2. The size of bottom, deck and superstructure each parts is computed according to the calculation sheet of the first part. And the basic structural plan and midship section is charted out according to the
14、 requirement of design specification, then the setting and the size of the major constructional element of the bottom, main deck, broadside, cabin area and superstructure of the ships designed out 本科毕业论文 摘要- 3 -can be reflected by the two drawing papers listed above.【Key words】 ship structure, stren
15、gth, structural design, section modulus, strength check 本科毕业论文 绪论- 4 -绪 论随着世界经济的发展，散货船货运量大，货源充足，航线固定，装卸效率高等因素，使散货船运输能够获得良好的经济效益,因而占有了十分重要的地位。其中由于散货船货运量大，货源充足，航线固定，装卸效率高等因素，使散货船运输能够获得良好的经济效益,因而占有了十分重要的地位。而其中运沙船占了相当一部分比重。散货船最大的特点就是大开口，因而在营运的过程中由于自身强度的不够或波浪弯矩和扭矩、海水动压力、由船体运动加速度产生的舱内货物压力导致的疲劳载荷使船舶处于危险之中，
16、因此时常发生海上事故，造成经济的损失和人员的伤亡。运沙船就是其中的典型。所以对运沙船的强度进行系统的研究和设计是非常必要的。根据梁弯曲理论，在中拱或中垂时，船体梁承受最大的总纵强度。而通过运沙船全船模型的有限元分析计算，证实运沙船的应力在全船分布较均匀，板所爱应力最大出现在靠近中部的舱口围板处，而梁所受的最大应力出现在沙舱斜板下的纵骨。因此，舱口围板与沙舱斜板及斜板下的纵骨是整个结构的关键部位。再根据大开口船舶角隅强度有限元分析研究得，最大应力都是发生在甲板上的货舱口角隅处，并十分接近施用应力，而这很容易在甲板及角隅处因应力集中而出现裂纹，使船舶处于危险状态。但运沙船的大开口船型结构也带来了十
17、分严重的强度问题。因此，为使船舶能满足规范要求，在海上安全航行，就使船体结构的强度计算与分析显得尤为重要。重所周知，散货船的特点就是尾机型、设顶边舱和底边舱、单甲板及大开口。而这些都导致了散货船不利于调整浮态静水弯矩大,结构强度不足等危险因素.因而在航行过程中由于自身强度的不够或波浪弯矩和扭矩、海水动压力、由船体运动加速度产生的舱内货物压力导致的疲劳载荷使船舶处于危险之中。具有长大开口的船体在波浪载荷的作用下发生扭转变形，在离开约束端越远，船体发生变形越大。又因为疲劳载荷下不会导致结构构件立即失效，而是在经历一定数量的循环后，才达到临界点，而这也是非常困扰学者的一个问题。因此时常发生海上事故，
18、造成经济的损失和人员的伤亡。所以对运沙船的强度进行系统的研究和设计是非常必要的。根据梁弯曲理论，在中拱或中垂时，船体梁承受最大的总纵强度。而通过运沙船全船模型的有限元分析计算，证实运沙船的应力在全船分布较均匀，板所爱应力最大出现在靠近中部的舱口围板处，而梁所受的最大应力出现在沙舱斜板下的纵骨。因此，舱口围板与沙舱斜板及斜板下的纵骨是整个结构的关键部位。再根据大开口船舶角隅强度有限元分析研究得，最大应力都是发生在甲板上的货舱口角隅处，并十分接近施用应力，而这很容易在甲板及角隅处因应力集中而出现裂纹，使船舶处于危险状态。本科毕业论文 绪论- 5 -结合分析运沙船的发展历史及对现状的分析，运沙船由原
19、先全木质结构，少水密舱，多大舱位，以肋骨为主要支撑，大空间等优点发展到如今比较成熟的钢质船型。但运沙船的不安全因素依然存在，如大开口导致货舱口强度不够等，究其原因，材料科学提示，在焊缝的地方，材料中的微裂总是存在的，因而存在了不可避免的缺陷，在外力的持续作用下，逐渐恶化。因此运沙船的设计建造不仅应满足各种相关规范，同时应考虑到实际工艺情况，以现有技术条件，为造船生产制订优良的工艺方案和工艺方法，以缩短周期、降低生产成本、提高质量和改善生产条件，也应发挥想象力与创造力，使运沙船从根本上改变现有的强度不足的面貌，而不是一味的在原本已经成熟的船型中不断的挖掘。但因本人知识水平所限，未能博览群书，所以
20、本次毕业中，以母船型为基础，对运沙船进行结构优化，强度较核。根据以上运沙船船型特点，就需要对上述重点结构进行强度计算分析与检验。散货船船体结构疲劳破损，以进化算法为优化手段,疲劳累积失效概率增量为约束条件,检验费用为目标函数,检验时间间隔及检验方式为优化变量,根据船体构件本身的疲劳特性进行疲劳破损检验优化研究,选出检验费用最少的最优检验方案,给出了计算实例和检验方案的比较，是兼顾安全性和经济性的最优检验方案。船舶设计的特点是多参数、多目标、多约束的求解和优化过程。因此，对于运沙船的舱口围板和梁的强度问题的优化，不仅仅涉及某些板材或型板，更有可能需要对该分段进行力的更合理传递与分布进行设计。目前
21、许多专家认为, 散货船既有设计、构造上的挑战, 又存在着航运者对散货船潜在危险认识和重视程度有待提高的空间同时, 对散货船营运中的船体结构、强度管理有必要进一步细化、强化, 进而规范化、制度化, 也是确保散货船安全航行的关键。在这次的毕业设计中我需要设计 66m 运沙船结构及强度计算分析。我希望通过这次的设计对运沙船的结构强度的设计和运用上有一个比较整体的认识，对基本结构图、横剖面图的组成与表达内容有进一步深入掌握，将其绘制方法与步骤理解。在完成本次毕业设计的时候，我能理解船舶结构力学的基本原理、材料力学和某些重要的船舶理论，初步掌握船舶结构力学的基本计算方法，并能基本掌握船体结构规范设计的方
22、法，熟练运用 CAD 绘制规范的图纸。本科毕业论文 正文- 6 -1 船体说明本船为本船为双底、单甲板、双机、双桨、流线型双支撑平稳舵沿海沙船，中部设货舱，有艏楼、艉楼，主要航行于沿海航区。本船为钢质混合骨架式结构。本计算书按钢质海船入级规范(2006) 进行计算与校核。1.1 船舶主要尺度要素总 长 L oa = 66.60 m设计水线长 L wl = 64.36 m垂线间长 Lpp = 62.62 m%96 夏季载重线长 L = L wl0.96=61.19m%97 夏季载重线长 L = L wl0.97=62.43m取计算船长： L = 62.20m型 宽 B = 13.30 m型 深 D = 3.80 m 肋 距 mLSb 60.5016.取 S=0.55m设计吃水 d = 3.00 m 方形系数 C b=0.88系数 C 56.4012.L1.2 甲板间高主甲板至艉楼甲板 2.30 m艉楼甲板至驾驶甲板 2.10 m驾驶甲板至罗经甲板 2.10 m1.3 排水量及载重量在设计吃水 3.00 m 的满载工况：排水量 2253.3 t方形系数 0.88载货量 1481.9 t
