1、 COMPASS 程序系统 SRH35 ( Ver. 9606 ) 大开口集装箱强度计算程序 用户手册 USER MANUAL 中国船级社 上海规范研究所 1目 录 一 概述 2 二 计算模型 2 三 程序流程 1。 功能模块层次流程图 6 2。 菜单层次图 7 四 输入数据说明 1。 标识数据 9 2。 船舶主尺度和参数 10 3。 横剖面数据 11 4。 船梁分段数据 15 5。 弹性约束数据 21 五 输出数据说明 1。 屏幕输出结果 23 2。 打印计算书 25 3。 输出数据说明 25 六 运行环境 25 七 计算实例 26 2一 概述 SRH35程序按照 CCS钢质海船入级与建造规
2、范（ 96）的要求，对大开口集装箱船进行弯曲、扭转强度计算和校核。 几点说明： (1) 计算对象：具有一个对称面的、由板和纵向杆件组成的开口截面薄壁梁、单域或多域闭合截面薄壁梁、部分开口梁或由上述各种薄壁梁段组成的梁。 (2) 梁端约束：在船梁划分成梁段的站上船体附属结构作为翘曲弹性约束。 (甲板横向过道及抗扭箱等 ) (3) 计算外载荷：作用在船体上的弯矩和扭矩按 CCS钢质海船入级与建造规范（ 96）确定。 (4) 弯曲正应力计算与合成应力计算和校核按照 CCS钢质海船入级与建造规范（ 96）的要求，计算船舶在静水中、在正向波浪中和斜浪中三种情况下的应力及合成应力。 本程序完成下列计算功能
3、： (1) 静水弯曲正应力； (2) 静水与波浪的合成弯曲正应力； (3) 水动力扭矩和货物扭矩作用下的扭转翘曲正应力； (4) 静水 ,波浪，水平波浪的弯曲正应力与扭转翘曲力的合成应力； (5) 水动力扭矩作用下的开口范围内的平均扭转角和开口对角线伸长； 二 计算模型 1 坐标系 采用右手直角坐标系。原点置于尾垂线和基线的交点。 X 轴指向左舷， Y 轴在中线面内方向向上， Z 轴指向船首。 2 梁段划分和设站 船体梁以横剖面分成若干个梁段。这种横剖面的位置称为站，段号和站号由尾向首依次编号。如： 3X Z (1) (2) (3) (4) (5) (6) 段号 1 2 3 4 5 6 7 站
4、号 梁段划分原则： (1) 在每一个梁段范围内剖面不允许有突变，但梁段两端的剖面形状可以不同，不 同的程度不宜太大。 (2) 在船体横剖面发生突变的部位必须设置站。 (如舱口端部 ) (3) 在有甲板横向过道，横向抗扭盒和垂向抗扭盒的剖面出必须设置站，一般可 设在其中间。 (4) 集装箱货舱区域内应至少设置七个站。其部位如下： 1) 机舱和第一货舱前端； 2) 在开口范围内设置五个站，至少有三个在 0.4L 内。 3 剖面处理 每段梁的左右两的剖面数据均被输入，有甲板横向过道，横向抗扭盒和垂 扭盒的剖面不计入这些构件，将在弹性约束数据中输入。为了避免数据的大量重 复，将相同的剖面归为一种剖面类
5、型进行一次处理和数据输入。 下图为一船体横剖面，左图是实际剖面结构，右图是有限元模型的剖面图。 左图的船体横剖面中有封闭的双层底和纵向抗扭箱，单壳舷侧结构和舱口纵桁等。 出外壳板，甲板板，双层底板等板材外，还有甲板纵骨，抗扭箱内纵骨，双层底纵 骨等小的纵向连续骨材和舷侧纵桁。下面将介绍如何将它变换成有限元模型。 用节点将船体横剖面分割成一些薄模元，用它代替纵向连续板材。在节点上设 4杆元来代替实际剖面中的纵桁或纵骨。舭部曲线部分可用折线，数目多且均匀 分布的纵骨，为减少节点数可将纵骨的作用简化为一个等效厚度 te 的薄模元来处理。 te=Aibn式中： Ai=纵骨的剖面面积； b=薄模元的宽度
6、； n=薄模元内的纵骨数 Y Y 1 2 3 4 5 6 7 8 11 9 10 12 13 24 22 20 18 14 15 X 23 21 19 17 16 X * *5在有限元模型中布置节点和划分薄模元时应注意以下几点： a ) 在一个薄模元内板厚应保持不变； b ) 需要设置杆元处必须有节点； c ) 节点分布不宜太稀； 4 剖面节点、膜元和杆元编号应注意以下几点： a ) 如 站 的左右两端的剖面相同时，其编号次序可任意； b ) 如 站 的左右两端的剖面不相同时，必须将剖面相同部分的节点、膜元和 杆元号编在前面，剖面不同部分的节点，膜元和杆元号编在后面； c) 剖面上的节点必须是
7、膜元上的端点。 6三 程序流程 1 程序结构与处理流程图 开始 公共数据区说明模输 入 计 算 文 件 打 开 文 件 保 存 数 据 结 束 数据文件模块 数 据 文 公共数据区公 共 子 程 序 模 标识数据输入 /修改模块 主尺度和参数输入 /修改模块剖面数据输入 /修改模块 船梁分段数据输入 /修改模块弹性约束数据输入 /修改模块弯曲应力计算 水动力扭转变形计扭转翘曲应力计算屏幕显示计算结果合成应力计算 打印计算书 72 菜单层次图 (1) 主菜单 COMPASS MENU (2) 剖面数据输入菜单 COMPASS MENU Section Data Input Idenficatio
8、n Principal data Section data Ship-beam data Elastic restraint File Open Save AS. Exit Calculation Node on symmetric planNode Coordinates Data of membrane Data of bar Input data 8(3) 船梁分段数据输入菜单 COMPASS MENU Ship-beam Data (4) 计算结果输出菜单 COMPASS MENU Results Output Exit Set Printer Output the results o
9、n CRTOutput the results on Input data Main Parameter Section type No. at two ends of Common Mem.and Bar in stationCoordinates and bending in stationThickness and area 9四 输入数据说明 1 标识数据 (1) 进入：鼠标单击菜单Id entification进入下图 1-1 版面； (2) 输入：按TAB键依次输入下图 1- 1 版面所示各数据项:工作控制号，船名， 船型，设计者，建造厂，签名，日期。 (3) 修改：鼠标单击任意
10、数据项可修改数据； (4) 退出：鼠标单击EXI T命令钮，返回主菜单； 图 1-1 102 船舶主尺度和参数 (1) 进入：鼠标单击菜单Pr incipal data进入下图 2-1 版面； (2) 输入：按TAB键依次输入 下图 2-1 版面所示各数据项； (3) 修改：鼠标单击任意 数据项可修改数据； (4) 退出：鼠标单击EXI T命令钮，返回主菜单； (5) 说明：船长，船宽，型深，水 线面系数，方型系 数，开口宽度， 开口长度的后端和前 端的站号，船宽内 的集装箱行数， 舱内的集装箱层数，艏艉 形状参数，方形取 1, 园形取 0; 图 2-1 113 横剖面数据 相同的剖面归为一类
11、型，有几种不同的剖面，就有几种剖面数据。每种剖面的数据 包括节点坐标，模元数据，杆元数据和剖面上的对称面与相邻节点的号。 (1) 进入：鼠标单击菜单Section data ,进入剖面数据输入与 修改版面，并显示 Input data select item 菜单，由此菜单依次进入下列剖面数据输入与修改版面。 1) 鼠标单击菜单Node Coordinate,进入节点坐标数据输入与修改版面，图 3-1 2) 鼠标单击菜单Data of membrance ,进入模元数据输入与 修改版面，图 3-2 3) 鼠标单击菜单Data of Bar,进入杆元数据输入与修改版面，图 3-3 4) 鼠标单击
12、菜单Node on symmetric ,进入剖面上的对称面 与相邻节点的节点 号数据输入与修改版面，图 3-4 (2) 数据项说明 1) 节点坐标数据 见下图 3-1 中的Node coordinates 表头 Node No:节点号， 由程序内自动顺序赋予； X-coord.:节点的 X 坐标，单位(m); Y-coord.:节点的 Y 坐标，单位(m); 图 3-1 122) 模元数据 见下图 3-2 中的Data of membrance 表头 Mem.No.: 模元号，由程序内自动顺序赋予； Node start: 模元起始节点号； Node start: 模元终止节点号； No.
13、of thick: 模元的厚度类型号； N0. of EQ.T: 模元的等效厚度类型号；若无 等效厚度，则取厚度为 0.00001 的类型 号； Discount rate: 模元面积的折减系数； 图 3-2 133) 杆元数据 见下图 3-3 中的Data of bar 表头 No. : 序号； 由程序内自动顺序赋予； No. of bar: 杆元所处的节点号； No. of area: 杆元的面积类型号； Discount rate: 杆元的面积折减系数； 图 3-3 144) 对称面与相邻节点的节点号 A 15 16 见下图 3-4 中的 Node on symmetric plan表头
14、 17 14 1 2 No. :序号；由程序内自动赋予； Node: 节点号 13 3 说明：见右图， A-A对称面上节点号为 4 9,10,17;其相邻节点号为 8,11,14;应除去 10 11 最后一节点号，故依次输入 9,8,10,11 12 5 四个节点号。 6 9 8 7 A 图 3-4 15(3) 操作说明1) 输入数据Enter data是输入数据区，由键盘输入数据，按Enter键则该数据显示在相应的表格中。2) 修改数据鼠标单击数据表格中任意数据，按上述输入数据操作，可修改此数据。3) 删除一行数据鼠标单击数据表格中任意一行数据，再单击Delete line命令钮，可删除该行
15、数据。4) 插入一行数据鼠标单击数据表格中任意一行数据，再单击Insert line命令钮，可在该行数据之前按上述输入数据操作插入一行数据。5) 添加剖面输入一组剖面数据输入完成后，单击ADD section命令钮，可顺序增加一组剖面数据输入。6) 剖面类型列表Section type list是一个剖面类型列表，显示以经输入的各剖面数据的类型号，鼠标单击列表中某一剖面类型号，则显示相应的的剖面数据和图形，同时可进行输入/修改数据操作。7) 退出所有剖面数据输入完成后，鼠标单击EXIT命令钮，则反回主菜单。4 船梁分段数据(1) 进入：鼠标单击Ship-beam data菜单，进入船梁分段数据
16、输入/修改数据版面，首先显示图4-1版面和Input data item菜单，由此菜单可顺序进入下列船梁分段数据的输入/修改数据版面。1) 鼠标单击Main parameter菜单，进入主控参数输入/修改数据版面，图4-1; 2) 鼠标单击Section type No. at two ends of part菜单，进入梁段两端剖面类型号输入/修改数据版面，图4-2; 3) 鼠标单击Common Men. and bar at station菜单，进入站上的左右两剖面的公共膜元和公共杆元数据输入/修改数据版面，图4-3; 4) 鼠标单击Coordinate and bending at sta
17、tion菜单，进入站的纵向座标和最大静水弯矩数据输入/修改数据版面，图4-4; 5) 鼠标单击Thickness and area菜单，进入数输入/修改数据版面，图4-1; 16(2) 数据项说明1) 主控参数The total of part :船体梁分段总数; The total of thickness and area: 杆元面积，膜元厚度以及等效膜元厚度的类型总数。图4-1 172) 梁段两端剖面类型号按梁段号顺序输入下列数据Section typeLeft end: 梁段的左端剖面类型号；Section typeRight end: 梁段的右端剖面类型号。图4-2 183) 公共膜
18、元数和杆元数从2号站开始，按站号顺序输入下列数据；Total of common membrance: 站上左右剖面的公共膜元数；Total of common bar: 站上左右剖面的公共杆元数。图4-3 194) 纵向座标和静水弯矩按站号顺序输入下列数据；Frame No. : 站的肋位号；Coordinate: 站的纵向座标值；Moment: 站的各种可能装载情况下的最大静水弯矩。图4-4 205) 厚度与面积数据顺序输入膜元，等效膜元和杆元所使用的厚度和面积。通常第一个输入0.00001厚度或面积，作为零处理。图4-5 (3) 操作说明数据的输入，修改以及退出返回主菜单的操作，参照剖面
19、数据的操作说明部分。215 弹性约束数据在船体梁的分站处的附属结构作为弹性约束处理。鼠标单击Elastic restraint菜单，进入弹性约束数据输入与修改版面。图5-1 顺序输入各弹性约束的下列数据；1) Station: 设置有弹性约束的站号；2) Elastic restraint type: 弹性约束类型号；弹性约束类型号 附属结构类型 1 甲板横向过道 2 横向抗扭箱 3 单边垂向抗扭箱 4 双边对称垂向抗扭箱 223) 附属结构类型示意图a) 甲板横向过道 舱口边 舷边 1 2 b) 横向抗扭箱 1 2 Bh c) 垂向抗扭箱 1 2 Bh 3 4 4) Coordin. 1 与
20、 Coordin. 2 分别为上述附属结构的节点1和节点2在相应横剖面上的座标值。对于甲板横向过道和垂向抗扭箱为横向座标值；对于值。5) Node1,Node2,Node3,Node4分别为上述附属结构的1,2,3,4点在相应横剖面上的节点号； 236) Width or H. 为上述附属结构的高度或宽度Bh; 7) Moment of intertia: 甲板横向过道沿船长方向的剖面惯性矩或抗扭箱的扭转矩。 8) Area: 甲板横向过道的有效抗剪面积。 *甲板横向过道的剖面惯性矩 : 3121bhi = h b *抗扭箱的扭转惯 : batbaj+=222t b a 五 输出数据说明 输入
21、数据完成后，在数据正确无误情况下，鼠标单击Calculation菜单，进入计算状态。当屏幕显示 Calculation OK!时，程序已完成计算。 1 屏幕输出计算结果 鼠标单击Output菜单中的Output the results on CRT菜单，进入 屏幕输出计算结果。 24图 6-1 25鼠标单击图6-1中的List of maximun stress on secton数据表格中某一梁段号(Part No.)的Left或Right，则显示相应剖面上的计算结果。图6-2 图6-2 鼠标单击Return命令钮，则返回图6-1版面，可再任意选某一剖面的计算结果。262 打印计算书鼠标单击
22、Outout the results on printer菜单,进入打印计算书。通过对话框，用户可选择Epson 1600k点阵打印机或HP Laserjet 4Lc激光打印机，还可选择仅输出计算结果或计算结果包括所有输入数据。 屏幕显示 PRINTING时，程序进入打印计算书状态。（参见附录实例计算) 3 输出数据说明（参见附录实例计算) 1) 输入数据和剖面图形；2) 仅在水动力扭矩作用下的开口范围两端的平均扭转角和开口对角线伸长；3) 所有梁段左右两端剖面上 各节点的下列应力值； a) 静水状态下：静水弯曲正应力； b) 正向波浪状态下：静 水与波浪的合成弯曲正应力； c) 斜向波浪状态
23、下： 1- 水动力扭矩和货物扭矩 作用下的扭转翘曲正应力； 2- 静水，波浪，水平波浪弯曲正应 力与扭转翘曲正应力的 合成正应力。 六 运行环境 1 设备要求 1) 主机： PC486 以上机型，内存大于 8MB; 2) 外设： 3 寸软盘，EPSON 1600k 点阵打印机或HP Laserjet 4Lc激光打印机. 3) 打印机字体： 在 Windows 系统中加入字体“Courier New”2 计算限制名称最大数船梁分段数39 剖面类型数40 剖面上节点数65 剖面上膜元数65 剖面上杆元数20 弹性约束数20 厚度与面积种类数65 27七 计算实例60TEU 集装箱船 1 计算所需图
24、纸 基本结构图 舯横剖面图 外板展开图 型线图 总布置图 2 基本结构分析与梁段划分 基本结构分析主要为了划分梁段，根据船体梁段划分原则，在每个梁段范围内， 剖面应连续，不允许有突变。因此首先应该了解整个船体剖面发生突变的部位，其 次了解设有甲板横向过道，横向抗扭箱，垂向抗扭箱的位置。 下图为甲板舱口分布图，F28,F85 肋位 剖面发生突变，F62 肋位设有甲板横向过 道，定义 F28 至 F85 为开口范围即从 4 号站到 8 号站。 60TEU 集装箱船的梁段划分图 F-4 F6 F20 F28 F36 F62 F69 F85 F91 F96 F102 肋位 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 梁段号 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) 站 号 3 实例的输入数据和计算结果请打开随软件附带的数据文件(Exampl.bat) 甲板横向过道作为弹性约束(F62)
