天津造船工程學會

CCS天津分社IACS散貨船和油船共同規范介紹交流會

2006-06-28IACS散貨船結構共同規范培訓陳有芳2006-05-31JBP簡介中國船級社IACS散貨船共同規范培訓

IACS散貨船結構共同規范培訓JBP介紹背景目標設計原理JBP大綱主要技術要點IACS散貨船結構共同規范培訓背景

IMO

－基于目標的標準（Goal-BasedStandard)IACS

－結構強度的統一要求（UR）以及DSS散貨船技術的開發

CLASS

－船級社之間商業競爭IACS散貨船結構共同規范培訓CSR的開發JTPGroup—IACS雙殼油輪結構共同規范組

ABSDNVLRJBPGroup—IACS散貨船結構共同規范組

A3:CCSKRNK UITAS:BVGLRINA RSIACS散貨船結構共同規范培訓規范開發時間表2004年6月2005年1月1日2005年4月15日2005年8月31日2005年10月15日公布2006年1月1日2006年4月1日第1稿公之于眾第1稿征求意見截止日期JTP第2稿公之于眾短期阻礙因素協調第2稿征求意見截止日期通過結構共同規范結構共同規范生效IACS散貨船結構共同規范培訓目標船級社之間在結構尺寸上沒有競爭

IMO基于目標理論

所有船級社使用單一規范安全、堅固和適應目標整合所有船級社的經驗IACS散貨船結構共同規范培訓設計原理不低于當前規范要求的安全水平滿足設計目標的最小凈尺寸方法腐蝕增量和腐蝕極限的明確定義現代結構設計理念的極限狀態IACS散貨船結構共同規范培訓當前IMO公約和IACS統一要求符合IMOGBS

環境條件：北大西洋 設計壽命：25年 極限狀態設計 凈尺寸方法 建造質量等經驗的反饋透明度設計原理IACS散貨船結構共同規范培訓散貨船共同結構規范（JBP）大綱IACS散貨船結構共同規范培訓目錄第一章.總則第二章.總布置設計第三章.結構設計原則第四章.設計載荷第五章.船體梁強度第六章.船體結構尺寸第七章.直接強度分析第八章.結構節點疲勞校核第九章.其他結構第十章.船體舾裝第十一章.建造和試驗第十二章.抓斗附加標志第十三章.船舶營運、換新衡準IACS散貨船結構共同規范培訓船體部分適用章節一般特定船首部第1章第2章第3章第4章第5章第11章第9章第1節

船中部

第6章第7章第8章

船尾部

第9章第2節第12章：GRAB附加標志第13章：船舶操作、換新厚度船體結構尺寸適用章節IACS散貨船結構共同規范培訓第1章和第2章L>90mDSSBC&SSSBC第1章–總則第1節

-適用范圍第2節-符合驗證第3節-功能要求第4節-符號和定義

MSCResolution151(78)and158(78)第2章–總體布置設計第1節

-分艙布置第2節

-艙室布置第3節-通道布置

環境條件裝運貨物能力和船舶操作要求結構強度建造質量腐蝕控制疲勞壽命檢驗通道營運船舶控制艙壁的數目；艙壁的布置（SOLAS）等等雙層底（SOLAS要求）最小船首高度（ILLC的要求），等等IACS散貨船結構共同規范培訓第3章–結構設計原理第1節-材料IACSURS4(材料系數包括HT40)IACSURS6(材料的使用)對應于

SOLASXII的裂紋擴展保護第2節-凈尺度方法第3節-腐蝕增量第4節-極限狀態第5節-防腐蝕壓載艙和貨艙(URZ8&Z9)第6節-結構布置原則現代結構設計理念的極限狀態，這與國際標準化組織ISO2394“結構可靠性總則”相一致。服務極限狀態能力極限狀態疲勞極限狀態事故極限狀態IACS散貨船結構共同規范培訓第4章-設計載荷

第1節

-總則第2節

-船舶運動和加速度第3節-船體梁載荷第4節

-載荷工況第5節

-外部壓力第6節

-內部壓力和力第7節

-裝載工況第8節

-裝載手冊和裝載儀

Appendix1貨艙重量-吃水曲線Appendix2

直接計算的標準裝載工況Appendix3疲勞評估標準工況IACS散貨船結構共同規范培訓第5章–船體梁強度第1節

-屈服強度校核第2節

-極限強度校核附錄1-船體梁極限強度屈服強度校核完整狀態(基于修正的URS11)進水狀態(L>150m)(SOLASXIIandIACSURS17)極限強度校核完整狀態和進水狀態

(L>150m)IACS散貨船結構共同規范培訓第6章

–船體結構尺寸第1節

-板材第2節

-普通扶強材第3節

-普通扶強材和加強板格的屈曲和極限強度第4節

-主要支撐構件IACS散貨船結構共同規范培訓第7章–強度直接計算第1節

–主要支撐構件的結構強度直接計算

第2節

–貨艙結構的總體結構強度直接計算

第3節

–細化網格詳細應力評估

第4節

–疲勞強度評估的熱點應力分析附錄1有限元模型的縱向范圍

附錄2在有限元分析中基于位移的屈曲分析

IACS散貨船結構共同規范培訓直接強度分析流程貨艙區域有限元分析強度直接計算評估(L>150m)裝載工況(Ch4Sec7)邊界條件船體梁載荷設計載荷

(Ch4)腐蝕增量

(Ch3)細化網格有限元分析(Sec3)屈服評估

(Sec2)屈曲和極限強度評估(Ch6)精細網格分析

(Sec4)疲勞強度評估

(Ch8)兩種可選方法:直接法和疊加法Sec1IACS散貨船結構共同規范培訓第8章–結構節點疲勞校核第1節

–概述第2節

-疲勞強度評估第3節

-主要構件應力評估第4節

-扶強材應力評估第5節

-艙口角應力評估附錄1橫剖面扭轉屬性NorthAtlantic,25yearslifeApplication:IACS散貨船結構共同規范培訓第9章至第13

章第9章

–其他結構首部、尾部、機器處所、上層建筑和甲板室、艙口蓋、船體和上層建筑開口布置第10章

–船體舾裝舵和操縱布置（URS4）、舷墻和欄桿（ILLC）、設備（URA1）第11章

–建造和試驗建造（IACS

Rec.No.47）、焊接（船級社規范）、艙室試驗（URS14）第12章

–附加標志GRAB標志（與SOLASXIIReg.6.5.3.1有關）第13章

–營運船舶換新衡準船級保持、測厚和驗收衡準IACS散貨船結構共同規范培訓主要技術要點適用范圍凈尺寸方法腐蝕裕量的應用設計載荷結構尺寸設計驗證營運船舶控制IACS散貨船結構共同規范培訓適用范圍（1）散貨船定義船長:90m<L<350m無限航區單甲板、雙層底、具有底邊艙和頂邊艙單殼和雙殼不適用于礦砂船和兼裝船

IACS散貨船結構共同規范培訓適用范圍（2）統一的船級符號（URS25)Forbulkcarriersdesignedtocarrydrybulkcargoesofcargodensity1.0t/m3andabovewithspecifiedholdsemptyatmaximumdraughtinadditiontoBC-BconditionsL>150m的散貨船BC-ABC-BForbulkcarriersdesignedtocarrydrybulkcargoesofcargodensity1.0t/m3andabovewithallcargoholdsinadditiontoBC-CconditionsBC-CForbulkcarriersdesignedtocarrydrybulkcargoesofcargodensitylessthan1.0t/m3

IACS散貨船結構共同規范培訓適用范圍（3）附加的船級符號“GRAB”BC-A&BC-B:規定必須滿足

OtherBCs :自愿“GRAB”符號在

12章給出“GrabX”,X是指定的抓斗重量Grab重量:最小

20

tIACS散貨船結構共同規范培訓IMO公約和IACSUR的引用IMO公約IMO66載重線公約和88議定書SOLAS避碰規則IACSURS（統一要求）S1,S1A&S25(LoadingCondition,etc.)S2,S4,S5,S7&S11(Hullgirderstrength)S6(MaterialClass)S17,S18&S20(Strengthcheckunderflooding)S12(HoldframeofSinglesideskinBC)S3,S14,S10,S21,S26,S27,S28A1(MooringandAnchoring)ZSeries(ClassSurveys)IACS散貨船結構共同規范培訓IMO公約IMO66載重線公約和

88議定書

干舷船長,甲板,艙壁甲板,上層建筑,首樓,甲板室,等.SOLAS(II-1,B,B-1，XII)防撞艙壁,尾尖艙,機艙艙壁,尾軸管,開孔,雙層底,球首高,艙室,永久檢驗通道。IACS散貨船結構共同規范培訓IACS統一要求（URS）章節標題IACSUR1總則

1.2符合驗證

1.4符號和定義

URS22總體布置設計

2.1分艙布置

URS282.3通道布置

3結構設計原理

3.1材料

URS4,S6,W7,W8,W11,W133.2凈尺度分析

3.3腐蝕增量

3.4極限狀態

3.5防腐蝕

Z8,Z93.6

結構布置原理

S18,S20,IG6IACS散貨船結構共同規范培訓4設計載荷

4.1總則

R344.2船舶運動和加速度4.3船體梁載荷

URS11,S174.4載荷工況

URS174.5外部壓力

4.6內部壓力和力

URA24.7裝載工況URS254.8裝載手冊和裝載儀

URS1,S1A5船體梁強度

5.1屈服強度校核

URS5,S7,S11對于特定船型URS17剪切強度

5.2極限強度校核

IACS散貨船結構共同規范培訓6船體尺寸

6.1局部強度分析板\加強筋\主要支撐構件進水條件下雙層底強度URS20扶強材和加筋板屈曲和極限強度7直接強度計算7.1主要支撐構件強度直接評估

7.2細化網格分析7.3疲勞強度評估的熱點應力分析8結構細節疲勞校核

R569其他結構

9.4上層建筑和甲板室

URS39.5艙口蓋

URS21,S2610船體舾裝

S1011建造和試驗

S14IACS散貨船結構共同規范培訓凈尺度方法Predictedcorrosionin2.5years(0.5mm)結構尺寸要求的凈厚度腐蝕裕量船東增加設計要求換新厚度腐蝕極限營運腐蝕裕量和腐蝕極限船東增加IACS散貨船結構共同規范培訓腐蝕增量tc1&tc2:對應于結構兩側環境的腐蝕增量treserve:對應于2.5年中間檢驗期可能發生的厚度減少的預留的厚度儲備BC-A&BC-B>150m其他散貨船及BC-C貨艙區域的腐蝕增量IACS散貨船結構共同規范培訓

Innerbottom:5.5mmInternalmember:3.0mmBulkhead:6.5mmLowerstoolslant:6.5mmInnerskin:4.0mmHopperSlant:5.5mmSideshell:3.5mmWithin3.0mbelowthetopoftank

UpperDeck:4.0mmFaceofPSM:3.5mmSheerstrake:3.5mmBulkhead(Upper):5.5mmTSTSlant:3.5mmBilgestrake:3.0mmBottomplate:3.0mmKeelplate:3.0mmInternalmember:3.0mmTSTSlant:4.0mmInternalmember:3.5mmFaceofPSM:4.5mmHatchcoaming:3.5mmFaceofPSM:3.5mmUpperstoolSlant:3.5mm腐蝕增量（2）

BC-A&BC-B>150mIACS散貨船結構共同規范培訓腐蝕增量（3）

其他散貨船

Innerbottom:4.5mmInternalmember:3.0mmBulkhead:3.5mmLowerstoolslant:3.5mmInnerskin:3.0mmHopperSlant:4.5mmSideshell:3.5mmWithin3.0mbelowthetopoftankUpperDeck:4.0mmFaceofPSM:3.5mmSheerstrake:3.5mmBulkhead(Upper):2.5mmTSTSlant:3.0mmBilgestrake:3.0mmBottomplate:3.0mmKeelplate:3.0mmInternalmember:3.0mm

TSTSlant:3.5mmInternalmember:3.5mmFaceofPSM:4.5mmHatchcoaming:2.5mmFaceofPSM:3.5mmUpperstoolSlant:2.5mmIACS散貨船結構共同規范培訓腐蝕裕量的應用RequiredNetThicknessCorrosionAdditionOwner’sExtraOfferedgrossThickness局部強度總體應力(總縱強度&DSA)臨界屈曲應力疲勞校核IACS散貨船結構共同規范培訓設計載荷（1）載荷計算流程

(EDW)IACS散貨船結構共同規范培訓設計載荷（2）對于強度評估，取10-8概率水平基本原則25年設計壽命和北大西洋

波浪譜:IACSRec.No.34運動和加速度垂向波浪彎矩和垂向波浪剪力(IACSURS11)水平波浪彎矩對于疲勞評估，取10-4概率水平斜置波浪中的波浪扭矩計算第一貨艙和末尾貨艙艙口角隅IACS散貨船結構共同規范培訓設計載荷（3）等效設計波法(EDW)4種等效設計波8個載荷工況IACS散貨船結構共同規范培訓設計載荷（4）基于URS25的13種裝載工況IACS散貨船結構共同規范培訓設計載荷（5）靜壓力和基于運動加速度的動壓力基于干散貨不同于液體特性的剪切載荷貨艙裝載質量-吃水曲線IACS散貨船結構共同規范培訓結構強度采用極限狀態條件評估結構安全IACS散貨船結構共同規范培訓結構尺寸：板、扶強材和主要支撐構件的最小凈尺寸要求，及根據側向壓力作用下的屈服強度要求確定構件凈尺寸。屈曲校核：包括對板和扶強材進行屈曲強度校核。該節的方法和相關要求也應用于直接計算屈曲強度分析。結構尺寸（1）構件的凈尺寸最小凈尺寸要求側向壓力作用下的屈服強度校核（凈尺寸）屈曲強度校核應用本規范規定的衡準所得到的尺寸為凈尺寸，但下列要求為總提供尺寸:按第9章第4節上層建筑和甲板室尺寸第10章第1節中舵結構的尺度，鍛鋼件和鑄鋼件制成的厚重零部件的尺度。包括板、扶強材、扶強材與板格的屈曲與極限強度和主要支撐構件。IACS散貨船結構共同規范培訓結構尺寸（2）承受局部壓力的結構尺寸凈板厚普通加強筋的剖面特性(凈剖面模數,凈腹板剪切面積,等等)最小凈厚度每一構件的板普通加強筋的腹板普通加強筋的比例腹板高度與腹板厚度的比值面板寬度與面板厚度的比值基于材料的強度屬性

基于當前船級社規范

IACS散貨船結構共同規范培訓結構尺寸（3）船體梁屈曲強度普通扶強材和加強板格的屈曲和極限強度基于DIN標準的描述性公式2個應力的組合

:sn

&0.7tSF0.7sn

&

tSFIACS散貨船結構共同規范培訓結構尺寸（4）采用DSA進行完整狀態下的屈服強度校核和屈曲強度校核對于L<150m的船舶主要支撐構件規范公式基于剪切強度進水狀態下雙層底和艙壁滿足URS18和

S20的要求對于

L>150m的船舶IACS散貨船結構共同規范培訓設計驗證（1）船體梁強度屈服強度校核完整狀態(基于修正的URS11)進水狀態(L>150m)(SOLASXII和

IACSURS17)基于凈尺寸的概念的許用應力(a

和

a)

a=190N/mm2（Bending)&

a=120N/mm2(Shear）船體梁橫剖面特性船體梁應力校核衡準剖面模數和慣性矩許用靜水彎矩和剪力IACS散貨船結構共同規范培訓設計驗證（1）船體梁強度極限強度校核(L>150m)分為3種狀態進行校核完整狀態在港狀態進水狀態載荷與能力中拱中垂靜水彎矩船體梁極限彎矩波浪彎矩IACS散貨船結構共同規范培訓船體梁極限強度IACS散貨船結構共同規范培訓設計驗證（2）結構強度直接計算L>150m船體梁載荷計入方法適用范圍直接法和疊加法細化網格有限元分析屈服評估屈曲和極限強度評估精細網格分析疲勞強度評估IACS散貨船結構共同規范培訓設計驗證（2）分析模型：船中部分3艙段模型邊界條件：模型兩端簡支衡準單元的應力衡準板格的屈曲衡準S.F.=1.0相對變形衡準IACS散貨船結構共同規范培訓設計驗證（2）細化網格分析通過粗網格分析那些應力超過許用應力95%的位置網格大小:?粗網格應力衡準:<280/k細化區域:臨近的主要支撐構件精細網格分析網格大小=t(板厚)疲勞校核IACS散貨船結構共同規范培訓設計驗證（3）疲勞強度校核L>150m適用范圍4種裝載工況均勻裝載隔艙裝載滿載壓載正常壓載重壓載IACS散貨船結構共同規范培訓疲勞壽命條件：25年連續服務于北大西洋中，假設85%的時間在海上航行一種是采用簡化方法計算縱骨與橫向構件連接節點的疲勞強度;和通過有限元計算熱點應力進行疲勞分析的方法。采用兩種方法計算疲勞損傷和疲勞壽命IACS散貨船結構共同規范培訓設計驗證（3）--應力計算--加強筋名義應力公式熱點應力細網格有限元分析名義應力*應力集中因數名義應力*應力集中因數切口應力熱點應力*應力集中因數船體梁切口應力公式主要構件粗網格有限元分析公式熱點應力*應力集中因數S-N曲線取UK-DenbasicB曲線IACS散貨船結構共同規范培訓設計驗證（3）裝載模式的頻次IACS散貨船結構共同規范培訓設計驗證（3）加強筋的應力評估疲勞強度校核加強筋幾何引起的翹曲應力連接節點的應力集中相對位移引起的附加應力船體梁彎曲的軸向應力艙口角隅的應力評估扭矩引起的翹曲應力IACS散貨船結構共同規范培訓營運中的結構評估結構評估對于局部和總體的腐蝕與磨耗的明確定義