船舶強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大作業(yè)(二)

1、船舶總縱強(qiáng)度計(jì)算班級(jí)：船海1301姓名：禹宗昕學(xué)號(hào)：U202312263完成日期：2023.4.18計(jì)算依據(jù)橫剖面圖與尺寸圖1.1 橫剖面圖與尺寸注：6,18分別為全部的甲板縱骨和船底縱骨；20,21分別為統(tǒng)一水平高度的加強(qiáng)筋。計(jì)算載荷中垂，計(jì)算彎矩M=9.0107Nm船體材料計(jì)算剖面所有的構(gòu)件均采用低碳鋼，屈服極限r(nóng)=350N/mm總縱彎曲許用應(yīng)力=0.5r總縱彎曲正應(yīng)力總縱彎曲正應(yīng)力第一次近似計(jì)算剖面簡(jiǎn)圖如上圖所示，與圖中編號(hào)對(duì)應(yīng)的各強(qiáng)力構(gòu)件尺寸已說(shuō)明。第一次近似總縱彎曲應(yīng)力的計(jì)算在下表中完成，參考軸取在基線處。表2.1 總縱彎曲正應(yīng)力第一次近似計(jì)算第一次近似中和軸參考軸基線距離：=227

2、5.61/1756.59=1.580 m船體剖面對(duì)水平中和軸的慣性矩為I=2*9928.905+154.262-2 *1756.59=11394.7448 cm2m2總縱彎曲應(yīng)力為 i=M/I*Zi*10 N/mm22.臨界應(yīng)力計(jì)算因?yàn)樘幱谥写範(fàn)顟B(tài)，下面只列出了中和軸以上局部受壓板，縱骨，縱桁的臨界應(yīng)力。1縱骨架式板格按下式計(jì)算：cr=76*100t/b2 N/mm2表2.2.1 縱骨架式板格臨界應(yīng)力計(jì)算2.縱骨剖面要素及臨界應(yīng)力計(jì)算入下表，其中歐拉臨界應(yīng)力計(jì)算式：cr=2Ei/a2f+betN/mm2式中，a為實(shí)肋板間距，a=120cm，be為帶板寬度平均值b=40cm a/6 =20cm,

3、 因而帶板的計(jì)算依據(jù)a/6.帶板受到壓縮應(yīng)力大于臨界應(yīng)力時(shí)應(yīng)做折減，帶板寬度按下式確定：be=a/6/2*1+帶入可得，1=118.75/222.725=0.533 be1=153.31684452=171/222.725=0.767 be2=176.7762561表2.2.2 縱骨剖面要素及臨界應(yīng)力船體總縱強(qiáng)度第二次近似計(jì)算1.剖面折減系數(shù)計(jì)算表2.3.1通過(guò)上表比照可得，甲板縱骨不失穩(wěn)，兩塊甲板板失穩(wěn)。2.總縱彎曲第二次近似計(jì)算表2.3.2由表可得第二次近似中和軸距基線距離為 Z2=2547.31/1704.703=1.494 m剖面慣性矩I2=2 9078.63- 1.494*1704.

4、702= 10544.43643 (cmm)第二次近似計(jì)算總縱彎曲應(yīng)力由下式計(jì)算：2=M/I2*Z2*10 N/mm2其中，I2取本次計(jì)算結(jié)果，Z2由第二次計(jì)算的中和軸位置調(diào)整得。表2.3.3 第二次總縱彎曲應(yīng)力計(jì)算第二次和第一次總縱彎曲應(yīng)力計(jì)算結(jié)果比照，大多數(shù)相差大于5%，不符合要求，因而進(jìn)行第三次計(jì)算。船體總縱強(qiáng)度第三次近似計(jì)算1.剖面折減系數(shù)計(jì)算表2.4.12.總縱彎曲第三次近似計(jì)算表2.4.2由表可得第二次近似中和軸距基線距離為 ：Z1=2506.885/1695.515=1.479 m剖面慣性矩：I1=2 8900.7533- 1.479*1695.515= 10388.44998

5、(cmm)第二次近似計(jì)算總縱彎曲應(yīng)力由下式計(jì)算：3=M/I*Z3*10 N/mm2表2.4.3由上表2.4.3中第二次和第三次總縱彎曲應(yīng)力計(jì)算結(jié)果可見(jiàn)，多數(shù)構(gòu)件和板的兩次計(jì)算結(jié)果相差小于5%，結(jié)果可用。注意到13號(hào)構(gòu)件，6號(hào)舷側(cè)縱骨由于本身應(yīng)力較小，10.523N/mm，因?yàn)榍昂笙嗖?.5左右，卻又較大的相對(duì)誤差， 到前后兩次值本身相對(duì)接近，以及遠(yuǎn)小于材料屈服極限235Mpa，因而認(rèn)為第三次總縱彎曲應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果有效。三總結(jié)本次大作業(yè)利用Excel進(jìn)行，沒(méi)有選用matlab是基于兩個(gè)原因。其一是，本次作業(yè)中會(huì)涉及很多變量，而且變量含義相對(duì)獨(dú)立，如果一張總表用一個(gè)矩陣統(tǒng)一存儲(chǔ)，可能對(duì)后期的數(shù)據(jù)選

6、擇帶來(lái)困難，比方只選擇大矩陣的某一列進(jìn)行修正時(shí)，編寫(xiě)程序需要人為識(shí)別，再重新定義。如果一張總表中分項(xiàng)定義，那么會(huì)造成變量過(guò)多，給數(shù)據(jù)的錄入帶來(lái)困難。其二是，本次操作中會(huì)有較多判別項(xiàng)。比方第一次大作業(yè)中需要判別的條件就只有一個(gè)：不滿足精度要求時(shí)繼續(xù)循環(huán)；然而本次還可能涉及失穩(wěn)的判定，例如，假設(shè)本次用的是235鋼，那么在第二次總縱應(yīng)力計(jì)算過(guò)程中，會(huì)發(fā)現(xiàn)兩塊甲板板失穩(wěn)，甲板縱骨不失穩(wěn)，然而這里如果沒(méi)有一個(gè)判定條件，那么很可能就以-0.027執(zhí)行后續(xù)的計(jì)算，從而引起較大誤差。而如果此時(shí)用excel計(jì)算那么可以清楚地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并用簡(jiǎn)單的修正來(lái)解決問(wèn)題。并且，可有第二次的計(jì)算結(jié)果，在第三次應(yīng)力計(jì)算過(guò)程中，就只計(jì)算兩塊甲板的折減系數(shù)即可，而此時(shí)如果此時(shí)是用matlab，還是設(shè)置有甲板縱骨項(xiàng)，那么會(huì)造成存儲(chǔ)的浪費(fèi)，尤其如果是實(shí)