【導(dǎo)讀】規(guī)范，而我國軍規(guī)入級的研究工作還剛剛起步。由于軍船的特殊使命，對于船的。行了研究，從軍船的設(shè)計要求和任務(wù)要求出發(fā)進行了工作。過程理論計算的基礎(chǔ)上應(yīng)用隨機過程理論而實現(xiàn)的。其目的是以規(guī)則波中的波浪。對波浪載荷進行線性分析，用譜分析的方法確定了波浪載荷的長。期值，并與各規(guī)范值進行比較。同航速，不同海況下的非線性波浪載荷，并于規(guī)范計算值相比較，得出結(jié)論。

　　

【正文】 相關(guān)規(guī)范中船體梁載荷的計算 國軍標中船體梁載荷的計算 船體舯剖面波浪附加彎矩 WM 按船體動置于波浪上，由公式（ 1）計算確定，其中波谷狀態(tài)的中垂波浪附加彎矩的線型影響系數(shù)按公式（ 3），對于波峰狀態(tài)的中拱波浪附加彎矩的線型影響系數(shù)按公式（ 4）計算，其余參數(shù)按公式（ 2），（ 5），（ 6）計算： 22120. 5 10 ( 1 )wBM h K A A B L ??? 21 .7 5 3 .9 4 ( / 1 0 0 ) 0 .3 0 ( / 1 0 0 ) ( 2 )h L L? ? ? ( 6 ) [ 25 32( / ) ] ( 3 )BbKC ??? ? ? ? 1 .4 3 7 [ 0 .0 3 2 0 .0 1 3 ( / 0 .6 ) ] ( 4 )??? ? ? 1 1 ( 3 2 5 ) / ( ) 1 .5 ( 5 )r w s r wA F M D L g F? ? ? ? 式中： wM 波浪附加彎矩， MNm ； h 計算波高； m。 bK 計及線型影響的系數(shù)； 1A 計及航速和靜水彎矩的影響系數(shù)； 2A 動水壓力修正系數(shù)； B 正常排水量時的船舯處水線寬， m。 L 正常排水量時的設(shè)計水線長， m。 ? 水線面系數(shù)； bC 方型系數(shù)； rwF 確定波浪附加彎矩的計算航速傅氏數(shù)，可按艦艇在風浪中航行時實際可能達到的航速確定，但計算 航速一般不低于22kn； sM 靜水彎矩，中拱為正， KNm 。 D 計算排水量， t。 g 重力加速度 2/ms； T 正常排水量時舯部吃水， m。 波浪附加彎矩 WM 沿船長的分布如圖 2 1 .2 5 ( 0 .6 2 / ) 2 ( / 0 .0 3 ) ( 6 )A B L T L? ? ? ? 圖 波浪附加彎矩 WM 沿船長的分布 LR 軍規(guī)中船體梁載荷的計算 垂直波浪彎矩 （ 1） 在沿船長的任意位置，垂直波浪彎矩的最小值， MW，可以取為： Mw=FfDfMo kNm 其中： Ff 為中拱 FfH或中垂 FfS修正系數(shù)，該系數(shù)是基于艏部外飄、艉部外飄、船長以及水線以上船尾端有效浮力的全部效果 FfS 為中垂（負）力矩修正系數(shù)，應(yīng)取為： FFs =– 當 RA≥ FfS =– 當 RA 當面積比率值為 時，中垂修正系數(shù)取值為 。 FfH 為中拱（負）力矩修正系數(shù)，應(yīng)取為： ? ?7091 1 1f .C b bH ?? RA面積比因數(shù) ,見（ 2） Df ：縱向分布系數(shù) =0 在 LR的尾端 = 在 =0 在 LR的首端 Df的中間值由線性插值方法求得 ? ?20 f s b 10 .1 0 .7R W LM L f L B C?? kNm Lf = 040420 .L. R ? 當 90?RL m = 511003007510.RL. ?????? ?? 當 90?RL m = 7510. 當 300?RL m = 511503507510.RL. ?????? ?? 當 350?RL m FS =適用于營運區(qū)域標志的服務(wù)區(qū)域系數(shù)。應(yīng)基于操作的所需面積對該系數(shù)予以特別考慮，且在任何情況下應(yīng)不小于 。 對于無限制的海上航行服務(wù) fs=，對于其他服務(wù)區(qū)域符號， BWL =最大水線 寬， ,Cb1 =Cb，且取值應(yīng)不小于 ,Cb =方形系數(shù)。 （ 2）對于組合的艏部和艉部形狀，面積比因數(shù)， RA，應(yīng)由下式求得： ? ?WLRSFBFA BL 5030 ?? 其中 ABF為艏部外飄面積，單位為 m2,見（ 3） ASF為艉部外飄面積，單位為 m2,見（ 4） （ 3） 艏部外飄面積， ABF，表示在 圖 中，且可以按下式求得： ABF = AUB– ALB m2 其中 AUB =離艉垂線 TC,U水線處的水線面積之半 ALB =離艉垂線 TC,U水線處的水線面積之半 （注：艉垂線取于 LR的后端處） 另一種方法，即采用以下公式： ? ? 22050 0210 / RBF ???? m2 其中 b0 =TC,U水線在艏垂線處向設(shè)計吃水水線舷處的投影，單位為 m，參見圖 b1 =TC,U水線在離艉垂線 ，單位 為 m b2 =TC,U水線在離艉垂線 ，單位為 m a =TC,U水線向艏垂線前的投影，單位為 m TC,U=取為設(shè)計水線以上 Lf/2 m 處的水線 2FU,C LTT ?? m Lf在 中給出 對于 TC,U水線以上具有大的艏部外飄角的船舶，其艏部外飄面積可能要求做特殊考慮。 （ 4）艉部外飄面積， ABF，表示在圖 中，且可以按下式求得： ASF = AUS– ALS m2 其中 AUS =離艉垂線 TC,U水線 處的水線面積之半 ALS =離艉垂線 TC,L水線處的水線面積之半 TC,L =取為設(shè)計水線以上 Lf/2 m 處的水線 2fLTTCL ?? m 對于在艉部區(qū)域具有舷側(cè)內(nèi)傾的船舶 ,在小于 TC,U 的任何水線處的最大寬度用于 AUS的計算中。在 ALS計算中，包括軸轂在內(nèi)的附體的影響應(yīng)予以忽略不計。 （ 5） 作為替代選擇，對于護衛(wèi)艦和驅(qū)逐艦，其中拱和中垂垂向波浪彎矩和剪力可以從系列船型的長期工作測量中獲得。系列船型具有類似的船體形狀、質(zhì)量分布和操作面積。一 般情況下，這些是基于靜態(tài)波浪平衡法。垂向波浪彎矩的縱向分布應(yīng)于縱向分布系數(shù) Df相一致。 （ 6） 垂向波浪彎矩和聯(lián)合剪力的取值應(yīng)不小于在（ 1）所給出的值。 （ 7） 可以通過直接計算的方法求取垂向波浪彎矩。 （ 8） 在（ 1）中，垂向波浪彎矩計算公式里的中垂修正系數(shù)， ffS，可以通 過直接計算的方法求得。適當?shù)闹苯佑嬎惴椒梢园?lián)合的船舶長期運動分析、非線性船舶運動分析，以及在波峰或波谷處的靜力平衡 圖 艏部外飄沖擊總 載荷 （ 1）本節(jié)的要求適用于航行于排水狀態(tài)的快速船，應(yīng)滿足以下要求： 航速 VSP＞ 艏部形狀系數(shù)ψ＞ 其中 BLkA51 frb100?? bA =艏部外飄面積，見 （ 3） frk =艏部干舷修正系數(shù) frfr 6hk ?，但應(yīng)不小于 ，且不大于 frh =艏垂線處測量的至上甲板的干舷高度，單位為米 對于在艏部外飄區(qū) 域具有折角，且該艏部外飄以上的船體部分近似為垂直或有舷側(cè)內(nèi)傾的船舶， hfr和 Ab的值通常應(yīng)根據(jù)折角以下的艏部外飄區(qū)域來確定。 （ 2）艏部外飄面積通?？梢酝ㄟ^下式求得： ? ? 22050 0210 / Rb ???? m2 其中 0a =艏垂線處，甲板與水線的交點，單位為米 1a =在 ，甲板與水線的交點，單位為米 2a =在 ，甲板與水線的交點，單位為米 b =由艏垂線至艉端，上甲板與水線的交點，單位為米 見圖 。 LR在 。 （ 3） 由艏部外飄沖擊載荷而導(dǎo)致的動態(tài)中垂彎矩， MBF，由下式進行計算： RBF LkADM frbbf33?? kNm 其中 Dbf =縱向分布系數(shù)，見表 。 Ab在（ 2）中給出 kfr在（ 1）中給出 不需要考慮中拱狀態(tài)下艏部外飄沖擊彎矩。 （ 4）若在沿船長的某一位置，艏部外飄沖擊彎矩 MBF大于波浪彎矩 MW，見（ 1）則應(yīng)由該處的艏部外飄沖擊彎矩 MBF替代波浪彎矩 MW。 位置 縱向分布系數(shù) Dbf 表 圖 第四章 全船有限元強度校核 整船有限元模型的建立 本論文的護衛(wèi)艦強度計算采用 的是 Patran/Nastran 有限元分析軟件。在建立全船有限元模型時，根據(jù)規(guī)定，船舶結(jié)構(gòu)的模型化采用右手坐標系。坐標原點為尾垂線和基線的交點。 X 軸沿船長方向，船艏為正； Y 軸沿船寬方向，左舷為正； Z軸沿型深方向，豎直向上為正。 船體采用船用 EH36(σ=355N/mm ) 高強度鋼 ,型鋼采用 DH36 高強度鋼，內(nèi)圍壁及其扶強材采用 A級鋼。 屈服校核 參考應(yīng)力應(yīng)為有限元分析中得到的平面單元（殼或膜）中心的 Von Mise 相當應(yīng)力，或線單元（梁或桿）的軸向應(yīng)力。 Von Mise 相當應(yīng)力按照下式計算： 222 3 xyyyxxeq ?????? ???? （ 錯誤 !文檔中沒有指定樣式的文字。 1） 式中： yx??, —— 單元正應(yīng)力， N/mm2； xy? —— 單元剪應(yīng)力， N/mm2。 根據(jù) LR規(guī)范，縱向構(gòu)件的應(yīng)力計算如下： x hg xb? ? ??? 其中，hgDna IMz100 0hg ?? ， σ xb 當主要構(gòu)件的軸向應(yīng)力值為負時，σ xb應(yīng)取σ sp的負值 , 即σ sp,c，當軸向應(yīng)力為正時，σ xb應(yīng)取σ sp的正值，即σ sp,t 。 σ y=σ yg N/mm2 (連接甲板板 ) σ y=σ xv N/mm2 (連接舷側(cè)板和縱向艙壁外板 ) τ xy為帶板的剪切應(yīng)力 許用力的計算如下： ? 直接或彎曲許用應(yīng)力 σ a=f1fhtsσ o N/mm2 ? 剪切許用應(yīng)力 10a htsff??? 1f 的取值參照 LR規(guī)范，其取值分別為： 組合應(yīng)力許用力系數(shù) 1f 為 ， 縱向構(gòu)件許用力系數(shù) 1f 為 , 剪切應(yīng)力許用力系數(shù) 1f 為 。 htsf 為高強度鋼修正系數(shù)，取值參照 LR規(guī)范，其取值為 。 最小屈服應(yīng)力 0? 為 355 N/mm2 ，最小剪切應(yīng)力 0? 為 355 N/mm2。 靜水工況屈服校核 由前面的設(shè)計波參數(shù)可知，靜水工況分別為 LC1， LC2， LC10， LC11， LC12，LC13。對靜水工況的校核結(jié)果如下。 （ 1）上甲板及下圍壁 表 錯誤 !文檔中沒有指定樣式的文字。 .1 01 甲板邊板和及下圍壁各靜水工況最大應(yīng)力值 計算工 況編號 上甲板邊板 實際 應(yīng)力 /MPa 許用 應(yīng)力 /MPa 實際 /許用 LC1 合成應(yīng)力 正應(yīng)力 剪切應(yīng)力 LC2 合成應(yīng)力 正應(yīng)力 剪切應(yīng)力 LC10 合成應(yīng)力 正應(yīng)力 剪切應(yīng)力 LC11 合成應(yīng)力 正應(yīng)力 剪切應(yīng)力 LC12 合成應(yīng)力 正應(yīng)力 剪切應(yīng)力 LC13 合成應(yīng)力 正應(yīng)力 剪切應(yīng)力 由表 可知，上甲板及下圍壁在這 6個工況中實際應(yīng)力都小于許用應(yīng)力，說明上甲板及下圍壁這些結(jié)構(gòu)是滿足屈服強度的。在 LC2 這個工況中，合成應(yīng)力是最大的，其分布圖如圖 可知。 圖 LC2工況下 01甲板的應(yīng)力分布 (2)02 甲板及下圍壁 表 02 甲板邊板和及下圍壁各靜水工況最大應(yīng)力值 工況編號 實際 應(yīng)力 /MPa 許用 應(yīng)力 /MPa 實際 /許用 LC1 合成應(yīng)力 正應(yīng)力 剪切應(yīng)力 LC2 合成應(yīng)力 正應(yīng)力 剪切應(yīng)力 LC10 合成應(yīng)力 正應(yīng)力 剪切應(yīng)力 LC11 合成應(yīng)力 正應(yīng)力 剪切應(yīng)力 LC12 合成應(yīng)力 正應(yīng)力 剪切應(yīng)力 LC13 合成應(yīng)力 正應(yīng)力 剪切應(yīng)力 由表 可以看出，在所有工況下， 02 甲板滿足屈服強度要求。在工況 LC2的情況下，合成應(yīng)力最大。由圖 可以看出 02 甲板的應(yīng)力分布情況。 圖 LC2工況下 02甲板的應(yīng)力分布 （ 3） 03 甲板及下圍壁 表 03 甲板邊板和及下圍壁各靜水工況最大應(yīng)力值 工況編號 實際 應(yīng)力 /MPa 許用 應(yīng)力 /MPa 實際 /許用 LC1 合成應(yīng)力