【導(dǎo)讀】規(guī)范，而我國(guó)軍規(guī)入級(jí)的研究工作還剛剛起步。由于軍船的特殊使命，對(duì)于船的。行了研究，從軍船的設(shè)計(jì)要求和任務(wù)要求出發(fā)進(jìn)行了工作。過程理論計(jì)算的基礎(chǔ)上應(yīng)用隨機(jī)過程理論而實(shí)現(xiàn)的。其目的是以規(guī)則波中的波浪。對(duì)波浪載荷進(jìn)行線性分析，用譜分析的方法確定了波浪載荷的長(zhǎng)。期值，并與各規(guī)范值進(jìn)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(jì)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(jì)算 國(guó)軍標(biāo)中船體梁載荷的計(jì)算 船體舯剖面波浪附加彎矩 WM 按船體動(dòng)置于波浪上，由公式（ 1）計(jì)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(duì)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(jì)算，其余參數(shù)按公式（ 2），（ 5），（ 6）計(jì)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(jì)算波高； m。 bK 計(jì)及線型影響的系數(shù)； 1A 計(jì)及航速和靜水彎矩的影響系數(shù)； 2A 動(dòng)水壓力修正系數(shù)； B 正常排水量時(shí)的船舯處水線寬， m。 L 正常排水量時(shí)的設(shè)計(jì)水線長(zhǎng)， m。 ? 水線面系數(shù)； bC 方型系數(shù)； rwF 確定波浪附加彎矩的計(jì)算航速傅氏數(shù)，可按艦艇在風(fēng)浪中航行時(shí)實(shí)際可能達(dá)到的航速確定，但計(jì)算 航速一般不低于22kn； sM 靜水彎矩，中拱為正， KNm 。 D 計(jì)算排水量， t。 g 重力加速度 2/ms； T 正常排水量時(shí)舯部吃水， m。 波浪附加彎矩 WM 沿船長(zhǎng)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(zhǎng)的分布 LR 軍規(guī)中船體梁載荷的計(jì)算 垂直波浪彎矩 （ 1） 在沿船長(zhǎng)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(zhǎng)以及水線以上船尾端有效浮力的全部效果 FfS 為中垂（負(fù)）力矩修正系數(shù)，應(yīng)取為： FFs =– 當(dāng) RA≥ FfS =– 當(dāng) RA 當(dāng)面積比率值為 時(shí)，中垂修正系數(shù)取值為 。 FfH 為中拱（負(fù)）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(dāng) 90?RL m = 511003007510.RL. ?????? ?? 當(dāng) 90?RL m = 7510. 當(dāng) 300?RL m = 511503507510.RL. ?????? ?? 當(dāng) 350?RL m FS =適用于營(yíng)運(yùn)區(qū)域標(biāo)志的服務(wù)區(qū)域系數(shù)。應(yīng)基于操作的所需面積對(duì)該系數(shù)予以特別考慮，且在任何情況下應(yīng)不小于 。 對(duì)于無限制的海上航行服務(wù) fs=，對(duì)于其他服務(wù)區(qū)域符號(hào)， BWL =最大水線 寬， ,Cb1 =Cb，且取值應(yīng)不小于 ,Cb =方形系數(shù)。 （ 2）對(duì)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(jì)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(jì)水線以上 Lf/2 m 處的水線 2FU,C LTT ?? m Lf在 中給出 對(duì)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(jì)水線以上 Lf/2 m 處的水線 2fLTTCL ?? m 對(duì)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(jì)算中。在 ALS計(jì)算中，包括軸轂在內(nèi)的附體的影響應(yīng)予以忽略不計(jì)。 （ 5） 作為替代選擇，對(duì)于護(hù)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(zhǎng)期工作測(cè)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(jì)算的方法求取垂向波浪彎矩。 （ 8） 在（ 1）中，垂向波浪彎矩計(jì)算公式里的中垂修正系數(shù)， ffS，可以通 過直接計(jì)算的方法求得。適當(dāng)?shù)闹苯佑?jì)算方法可以包含聯(lián)合的船舶長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)分析、非線性船舶運(yùn)動(dòng)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(cè)量的至上甲板的干舷高度，單位為米 對(duì)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(diǎn)，單位為米 1a =在 ，甲板與水線的交點(diǎn)，單位為米 2a =在 ，甲板與水線的交點(diǎn)，單位為米 b =由艏垂線至艉端，上甲板與水線的交點(diǎn)，單位為米 見圖 。 LR在 。 （ 3） 由艏部外飄沖擊載荷而導(dǎo)致的動(dòng)態(tài)中垂彎矩， MBF，由下式進(jìn)行計(jì)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(zhǎng)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(qiáng)度校核 整船有限元模型的建立 本論文的護(hù)衛(wèi)艦強(qiáng)度計(jì)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(shí)，根據(jù)規(guī)定，船舶結(jié)構(gòu)的模型化采用右手坐標(biāo)系。坐標(biāo)原點(diǎn)為尾垂線和基線的交點(diǎn)。 X 軸沿船長(zhǎng)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(qiáng)度鋼 ,型鋼采用 DH36 高強(qiáng)度鋼，內(nèi)圍壁及其扶強(qiáng)材采用 A級(jí)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(dāng)應(yīng)力，或線單元（梁或桿）的軸向應(yīng)力。 Von Mise 相當(dāng)應(yīng)力按照下式計(jì)算： 222 3 xyyyxxeq ?????? ???? （ 錯(cuò)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(jì)算如下： x hg xb? ? ??? 其中，hgDna IMz100 0hg ?? ， σ xb 當(dāng)主要構(gòu)件的軸向應(yīng)力值為負(fù)時(shí)，σ xb應(yīng)取σ sp的負(fù)值 , 即σ sp,c，當(dāng)軸向應(yīng)力為正時(shí)，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(jì)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(qiáng)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(jì)波參數(shù)可知，靜水工況分別為 LC1， LC2， LC10， LC11， LC12，LC13。對(duì)靜水工況的校核結(jié)果如下。 （ 1）上甲板及下圍壁 表 錯(cuò)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(jì)算工 況編號(hào) 上甲板邊板 實(shí)際 應(yīng)力 /MPa 許用 應(yīng)力 /MPa 實(shí)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(gè)工況中實(shí)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(qiáng)度的。在 LC2 這個(gè)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(hào) 實(shí)際 應(yīng)力 /MPa 許用 應(yīng)力 /MPa 實(shí)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(qiáng)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(hào) 實(shí)際 應(yīng)力 /MPa 許用 應(yīng)力 /MPa 實(shí)際 /許用 LC1 合成應(yīng)力