4000DWT貨船結(jié)構(gòu)及強度計算分析【文獻綜述】

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1、畢業(yè)設計文獻綜述船舶與海洋工程4000DWT貨船結(jié)構(gòu)及強度計算分析前言　　用于載運貨物的船舶，又稱貨船。作為運輸工具，船舶同其他運輸方式所用工具相比，優(yōu)點是運載量大，營運成本低。隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，現(xiàn)代貨船已形成種類繁多、技術(shù)復雜和高度專業(yè)化的龐大船隊，已然形成了一個龐大的貨船家族體系。除了常見的雜貨船的船型外，如集裝箱船、液化氣船、滾裝船、載駁船等類型的船舶相繼問世。其中集裝箱船發(fā)展最為迅速，發(fā)達國家的件雜貨運輸已基本上實現(xiàn)了集裝箱化[7]。結(jié)構(gòu)規(guī)范設計船舶從建造、下水、停泊、航行及進塢修理等全部過程中，受到各種外力的作用。研究船體結(jié)構(gòu)的目的是使船體在這些外力的作用下，能保證船體具有足夠

2、的強度和剛性，要求達到最小的結(jié)構(gòu)重量，降低建造成本和提高船舶營運的經(jīng)濟性[2]。船體結(jié)構(gòu)包括船底結(jié)構(gòu)、舷側(cè)結(jié)構(gòu)、甲板結(jié)構(gòu)、艙壁結(jié)構(gòu)、首位端結(jié)構(gòu)、上層建筑和機艙棚結(jié)構(gòu)以及其他結(jié)構(gòu)，這些都需要滿足各項規(guī)范[3]。結(jié)構(gòu)合理布置，將直接影響船體結(jié)構(gòu)的強度、重量及工藝性等，必須高度重視[9]。1、結(jié)構(gòu)的整體性原則：在結(jié)構(gòu)設計時，首先應遵循的基本原則是，有關(guān)構(gòu)件應布置在同一平面內(nèi)，以組成封閉的整體框架結(jié)構(gòu)共同承受載荷的作用。例如，甲板縱桁—橫艙壁豎桁—內(nèi)龍骨或底縱桁，甲板縱骨—橫艙壁垂直防撓材—內(nèi)底縱骨、船底縱骨，肋板—肋骨—橫梁，舷側(cè)縱桁—橫艙壁水平桁—縱艙壁水平桁等[1]。2、受力的均勻性和有效傳

3、遞原則：結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置要盡可能均勻，以避免構(gòu)件規(guī)格太多或是造成材料的浪費[1]。此外，結(jié)構(gòu)應保證某一構(gòu)件承受外力后，能有效地將力傳遞到鄰近的結(jié)構(gòu)構(gòu)件上，以避免某一單獨的結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受外力。例如，支柱的上下端應固定在縱、橫強骨架交叉的節(jié)點上，并且上下支柱應盡可能布置在同一垂直線上，使支柱所承受的力能有效地傳遞給甲板及船底結(jié)構(gòu)；當甲板或船底為縱骨架式時，舷側(cè)普通肋骨的端部應以肘板與鄰近的甲板及船底縱骨相連；當舷側(cè)采用普通肋骨與強肋骨的交替建造時，一般應設舷側(cè)縱桁，使普通肋骨承受的載荷，能通過舷側(cè)縱桁傳遞給強肋骨[3]。3、結(jié)構(gòu)的連續(xù)性和減少應力集中原則：構(gòu)件的布置應力求保證其連續(xù)性，盡可能避免構(gòu)

4、件突然中斷。必須保證盡可能多的主要縱向構(gòu)件連續(xù)貫通至首、尾，如有困難，縱向強骨架應中斷在橫艙壁或橫向強骨架上，并在橫艙壁的另一邊，設置至少延伸二個肋距的肘板。在同一船體橫剖面內(nèi)，不允許有超過1/3的甲板縱骨或船底縱骨中斷，也不允許有大于二根的甲板或船底縱向強骨架間斷，縱向構(gòu)件中斷的剖面彼此至少相距二個肋距，并要特別注意在大開口處的船體剖面上和高度應力集中的區(qū)域，絕對不允許中斷船體縱向構(gòu)件[2]。在首、尾由縱向骨架式向橫骨架式應逐漸過渡。為減少應力集中，所有船體構(gòu)件的剖面形狀應有平順的過渡。例如，在甲板、平臺、內(nèi)底板、縱艙壁間斷處，應裝設肘板或其它結(jié)構(gòu)使剖面逐漸消失；骨架梁腹板高度變化時，應

5、有一過渡區(qū)，該區(qū)段的長度一般應不小于相鄰腹板高度差的5倍[1]。4、局部加強原則：在設計過程中，對那些在使用中要承受較大局部載荷的結(jié)構(gòu)則進行適當?shù)木植考訌奫1]。例如，船首承受波浪砰擊區(qū)域及尾部承受螺旋槳工作時水動壓力處的結(jié)構(gòu)及船上吊桿、桅桿、救生艇架、系纜樁、炮座等與船體相連接處的結(jié)構(gòu)，以及航行冰區(qū)的船舶承受冰塊擠壓和撞擊區(qū)域的結(jié)構(gòu)，均應作適當?shù)募訌?。各?guī)范對此均有規(guī)定[2]?？偪v強度分析船舶具有一定的強度，是指船體結(jié)構(gòu)在正常的使用過程和一定的使用年限中具有不破壞或不發(fā)生大變形的能力[1]。由于船舶通常的工作狀態(tài)是航行狀態(tài)，因此設計人員應首先保證船舶在航行時具有足夠的強度。船舶結(jié)構(gòu)強度通

6、常是指總縱強度?？偪v強度計算通常是將船舶靜置在靜水或波浪上，計算出工況下的危險剖面，并與許用應力比較，這是迄今分析總縱強度的主要方法[5]。其實，船舶所受的外力是相當復雜的，狀況遠比我們想象的要多得多。船舶在實際工作狀態(tài)下所受的海水的力是從隨機傳來的，大小方向都具有隨機性，這樣就使船體外力的確定變得相當復雜。船體在重力和浮力的作用下，往往不僅會發(fā)生總縱彎曲變形和扭轉(zhuǎn)變形，同時在局部范圍內(nèi)船體結(jié)構(gòu)還會發(fā)生局部變形，如果局部變形超過一定的限度，也會對船體造成損壞，進而危及到船舶安全[9]。這就要求船體局部結(jié)構(gòu)必須能承受一定相應載荷、抵抗破壞的能力。這稱為船體局部強度。只有滿足結(jié)構(gòu)和強度的要求，

7、才能夠滿足入級規(guī)范的要求。然而，把船舶靜置于波浪上，按梁的彎曲理論來研究船舶總縱強度是初步的。隨著時間的推移和對總縱強度認識的逐步深入，為了使船體強度的計算更近于實際，還需要進一步討論穩(wěn)定性、扭轉(zhuǎn)、應力集中、疲勞強度等問題[8]。綜上所述，為了保證船舶的安全，就必須使船舶具有一定的結(jié)構(gòu)規(guī)范和強度剛度要求[1]?？偨Y(jié)18世紀40年代以前，所有的船舶都憑經(jīng)驗建造，也經(jīng)歷了帶有巨大損嘗試。后來，通過對建造實績和航行經(jīng)驗的總結(jié)與