摘 要

本文以30m玻璃钢客船为目标船型进行结构设计，主要开展了以下两方面的工作：

（1）船体结构规范设计。确定了该玻璃钢船的骨架形式，明确了主要构件尺寸；绘制出基本结构图、主要横剖面图、横舱壁结构图。此部分工作主要依据《纤维增强塑料船建造规范》（2015）、《内河高速船入级与建造规范》（2016）和船舶行业标准进行。

（2）中部舱段横向强度校核。为了掌握结构强度直接计算方法，运用有限元分析软件MSC.Patran/Nastran建立了目标船中部舱段有限元模型，对其横向强度进行了校核，分析各骨材的应力水平。

本文详细说明了船体结构规范设计的思路。分析结果表明：30m玻璃钢客船结构设计合理，船体构件尺寸和中部舱段结构横向强度满足规范要求。

关键词：玻璃钢船；结构设计；规范设计；有限元分析；横向强度

Abstract

This article takes the 30m fiberglass passenger ship as the target ship type, and mainly carries out the following two tasks:

(1) The hull structure specification design. Determine the main components of the target ship size and connection; draw a basic structural diagram, the main cross-sectional view, transverse bulkhead structure diagram. This part of the work is mainly based on the "Fiber-reinforced plastic ship construction code" (2015), "Statutory Inspection Rules for Ships and Offshore Facilities", "Code for the Classification and Construction of Inland gh-speed Vessels" (2016) and the ship industry standards.

(2) Check the transverse strength of the middle compartment. Finite element analysis software MSC.Patran/Nastran was used to establish a finite element model for the middle of the target ship. The transverse strength was checked and the stress level of each aggregate was analyzed.

This article explains in detail the idea of hull structural specification design. The analysis results show that the structural design of the 30m FRP passenger ship is reasonable, and the hull component size and the transverse strength of the middle cabin structure meet the specification requirements.

Key words: fiberglass ship; structural design; specification design; finite element analysis; transverse strength

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 玻璃钢客船特点 2

1.4 研究目的及意义 2

1.5 设计内容及目标 3

第2章 结构设计概述 4

2.1 结构设计的前提与工作 4

2.2 结构设计的方法 4

2.3 规范设计的方案 4

2.4 结构布置的基本原则 4

3.1 概述 6

3.1.1 船体描述 6

3.1.2 设计依据 6

3.1.3 本船的主尺度 6

3.1.4材料性参数 7

3.1.5结构形式说明 7

3.2结构设计载荷计算 8

3.2.1垂向加速度 8

3.2.2冲击压力 9

3.2.3舷侧计算压力 10

3.2.3主甲板计算压力 10

3.2.4客舱地台板和上甲板计算压力 10

3.2.5上层建筑的计算压力 10

3.2.6舱壁计算压力 11

3.3结构计算 11

3.3.5 单板结构层板厚度的计算 11

3.3.6夹层板板厚的计算 12

3.4骨材计算 13

3.4.1骨材的弯曲强度 13

3.4.2骨材带板 14

3.4.3骨材尺寸 14

3.5窗 17

第4章 中部舱段横向强度校核 18

4.1 前言 18

4.2 结构模型 18

4.2.1 模型范围 18

4.2.2 模型坐标系 19

4.2.3 模型单元 19

4.2.4 边界条件 20

4.2.5 材料参数 20

4.3 计算载荷及工况 20

4.3.1 对称工况 20

4.4 校核结果 22

4.4.1 计算结果 22

4.4.2 应力云图 23

4.5 核校结果分析 26

4.6 建模小结 27

第5章 结论 28

参考文献 29

致 谢 30

第1章 绪论

1.1 研究背景

数十年前，内陆旅游胜地经常使用钢质客船进行旅游和观光。我国钢质客船的建造方法相对来说比较成熟，船体的稳定性和强度也得到很大程度的保证。然而，经过多年使用的钢质客船，船体由于腐蚀而逐渐老化。由于其非易腐性和美观等优点，玻璃钢船逐渐取代了风景区的钢质客船^[1]。玻璃钢客船具有快速和船体一次成型的特点。船体表面光滑，阻力小。与相同尺寸和马力的钢船相比，速度可以提高约0.5至1节。重要的是玻璃纤维客船具有良好的稳定性和较强的抗风能力。 玻璃钢的比例约为1.5-2.0，约为钢材的1/4。 玻璃钢艇的低重量重心加上比重的差异使得玻璃钢艇可以与同类型的钢船相媲美。在其他参数不变的情况下，与钢质船相比，玻璃钢船的横摇周期可比钢质船缩短2～3秒。在风浪中，它具有良好的起浮性和强大的恢复能力。相对而言，风阻增强，大大减少乘客在乘坐过程中的不适感。

1.2 国内外研究现状