2024年5月23日发(作者：盖健柏)
王从晶： ７６ ０００ ｔ ＣＳＲ散货船结构优化技术浅析
７６ ０００ ｔ ＣＳＲ散货船结构优化技术浅析
王从晶
（中国船级社审图中心，上海２００１３５）
提要 以某７６ ０００ ｔ ＣＳＲ散货船为例，基于ＩＡＣＳ散货船共同结构规范（ＣＳＲ），对ＣＳＲ散货船货舱区结
构进行优化设计研究，通过规范计算及有限元分析探讨了散货船结构优化设计过程中的一些关键技术及注意
点，以期对其他型散货船的优化设计起到一定的参考作用。
关键词 散货船
中图分类号
共同规范 规范校核
文献标识码
有限元分析
Ａ Ｕ６６３
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ７６ ０００ ｄｗｔ
ＣＳＲ Ｂｕｌｋ Ｃａｒｒｉｅｒ
ＷＡＮＧ Ｃｏｎｇ－ｊ ｉｎｇ
（Ｃｈｉｎａ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｐｌａｎ Ａｐｐｒｏｖａｌ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００ １ ３ ５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｅｔ Ｉｎ ｔｈｉｓ ｔｈｅｓｉｓ，ａ ７６ ０００ ｄｗｔ ＣＳＲ ｂｕｌｋ ｃａｒｒｉｅｒ ｉＳ ｔａｋｅｎ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ｂａｓｅｄ ｏｎ
ＩＡＣＳ Ｃｏｍｍｏｎ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｒｕｌｅｓ（ＣＳＲ）ｆｏｒ ｂｕｌｋ ｃａｒｒｉｅｒｓ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｓｈｉｐ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎ ｃａｒｇｏ
ｈｏｌｄｓ ａｒｅａ ｉｓ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ．Ｅｆｆｏｒｔｓ ａｒｅ ｂｅｉｎｇ ｍａｄｅ ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｏｎ ｓｅｖｅｒａｌ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ
ｐｏｉｎｔｓ ｆｏｒ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＣＳＲ ｂｕｌｋ ｃａｒｒｉｅｒ ｂｙ ｒｕｌｅｓ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ
ｄｉｒｅｃｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ．Ｔｈｉｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｗｉｌｌ ｐｒｏｖｉｄｅ ｃｅｒｔａｉｎ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ
ｒｅｌｅｖａｎｔ ｅｒｉｔｉｅａｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｏｔｈｅｒ ｂｕｌｋ ｃａｒｒｉｅｒｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｂｕｌｋ ｃａｒｒｉｅｒ Ｃｏｍｍｏｎ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｒｕｌｅｓ（ＣＳＲ）
ｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ
Ｒｕｌｅ ｃｈｅｃｋ Ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅ—
１ 引言
在前几年的火爆船市中，设计中较多船舶钢料
使用增加的生产成本可以被高船价消化，船舶的高
横剖面和货舱区结构图对控制散货船结构具有重要
意义。本文基于ＣＳＲ规范［１］，在其他总体设计条件
不变的情况下，采用ＣＣＳ－ＳＤＰ软件对７６ ０００ ｄｗｔ散
货船的典型横剖面进行规范校核，采用ＣＣＳ—ＤＳＡ
油耗性能也被船东急于要船的心情掩盖。在这段时
间，国内处于较为粗狂的产能扩张阶段。
２０１０年以来船市急转直下，散货船市场极度低
迷，而对应的是国内船厂正处于极度敏感的转型阶
插件和ＰＡＴＲＡＮ软件对货舱结构整体舱段进行有
限元强度分析，分析散货船货舱区结构的设计要点，
提出优化设计方案（如调整总纵弯矩剪力包络值、板
缝调整、板厚修改、型材规格优化等），减小空船
重量。
段。油价高起的市场环境中，船东对船舶性能特别
是油耗极为“挑剔”，造成一向不精于散货船研发的
中国船厂接船十分困难。在如今的市场环境中，中
２主参数的确定和总纵弯矩剪力值的优化
２．１ 主要设计参数的确定
主要设计参数是开展所有设计工作的基础，优
国各大船厂越来越注重散货船的轻型化结构设计，
散货船结构优化设计理念明显突出。
散货船货舱结构占全船大部分结构重量。典型
化第一步首先要确定主要设计参数，如规范船长、船
宽、型深、吃水、方形系数、载货量、舱容、顶边舱与底
边舱是否连通、卷钢参数、抓斗重量、空气管高度、安
作者简介：王从晶（１９８６一），男，审图工程师。
造船技术 ２０１５年第ｌ期（总第３２３期）
全阀压力、最小艏吃水等。另外，还需要确定船舶所
适用的装载工况，尤其要包含ＵＲ—Ｓ１１ Ｅ 规定的压载
水交换中间工况和ＵＲ一￥２５＿２ 要求的所有压载水舱
放适当余量产生对应的弯矩剪力许用值。同时也应
该考虑到，船体梁每个剖面的结构承载能力是一定
的，中拱、中垂波浪弯矩和剪力也可以计算出来，且
不会相差很大，因此在给出中拱、中垂静水弯矩和正
满舱的工况，在统计弯矩剪力包络值的时候，这些工
况非常重要。
２．２总纵弯矩剪力值的优化
负剪力许用值时，正负值不应差别太大。如出现正
值很大，负值几乎为零的情况，这是不合理的。并不
能因为该剖面所有工况统计值接近零，弯矩剪力许
用值就定很小的值，这样会导致工况稍有变化弯矩
剪力即超出许用值的情况。应该合理地给出尽可能
小的许用值。
全船静水弯矩剪力包络线是船体各剖面规范校
核和尺寸设计的基础。弯矩和剪力许用值必须留有
适当的余量，才能满足整个设计方案。但余量太大
会带来结构冗余，造成材料的浪费和成本的上升，因
此合理的全船静水弯矩剪力许用值包络线是优秀船
舶设计的关键。
与集装箱船等非共同规范船舶设计不同，散货
从图１～图２中优化前后的弯矩和剪力包络线
对比可以看出，优化后的弯矩剪力包络线在余量方
面进行更加严苛的控制。优化后的弯矩许用值将对
船体梁总纵强度控制带来巨大影响，更为细化的剪
力分布将对承受大部分剪力的舷侧板控制带来不小
的“好处”。
船ＣＳＲ共同规范［１］（第４章第７节）对设计装载状
态有非常详细的规定和要求。散货船ＣＳＲ共同规
范＿１］（第４章第３节）对静水载荷的选取有非常详细
的规定和要求，静水弯矩和剪力必须分为完整工况、
破舱工况和在港工况，并且叠加其对应的波浪弯矩。
值得注意的是，其中在现有ＣＳＲ规范下通常在港工
为保证优化后的包络线能够满足优化后的
７６ ０００ ｄｗｔ散货船船型设计方案使用要求，保证船
型优化方案的成立。针对原准确的全船重量分布，
况较易满足，因此常用的设计方法是选择完整工况
和破舱工况进行计算校核，最后依据波浪弯矩的差
值反推后即可得到在港工况的静水弯矩和剪力许
用值。
假定优化减轻５００ ｔ左右的船体重量，重新对该散货
船进行优化后的预估实际弯矩剪力使用值进行计
算。经过评估，优化后的包络线还是能够覆盖优化
后的预估实际弯矩剪力使用值的计算，保证优化后
设计方案的成立。
本次优化基于原有的７６ ０００ ｔ散货船弯矩剪力
包络线进行优化设计，所有工况统计出的包络值加
弯矩包络线
３００
２ｏｏ
—
——
●一
，
ｘ ＢＥ Ｄ
ｌｏｏ
…
ＭＩＮ ！ ，）
—
原包络线ＨＯＧＧ１Ｎ（
原包络线ＳＡＧＧｈＶＧ
一
ｒ Ｔ Ｉ Ｉ ． ‘
一
＼
．
５０ １５０ ２００
。
５Ｏ
－
静新包络线ＨＯＧＧＩＮ（
Ｏ－新包络线ＳＡＧＧｈＶＧ
１Ｏ０
一
，
—
２００
｜
．
Ｉ
３００
ＦＲ
图１ 完整条件下静水弯矩图
王从晶： ７６ ０００ ｔ ＣＳＲ散货船结构优化技术浅析
和艉货舱后端壁处，顶边舱斜板和底边舱斜板断开
了，因此在此处应考虑不再参与总纵强度，此处的总
纵强度应特别关注。通过计算发现，顶边舱斜板和
底边舱斜板在舱壁附近的屈服强度要求比较高，因
此，通常这个位置使用更高强度级别的钢，且板厚通
常会更厚。顶边舱斜板和底边舱斜板上的骨材应选
择适当的型材，如ＨＰ３００×１０相比ＨＰ２８０×１１，剖
面模数更高，但是重量更轻，显然选择ＨＰ３００×１０
更好。同时可以考虑增加端部肘板以减小跨距的方
法以缩减纵骨尺寸。
３．７横舱壁优化
横舱壁结构优化措施主要有以下几点：
（１）针对重压载舱舱壁（ＦＲ１２７和ＦＲ１５７）在舱
壁槽条下端处增加一道板缝，以减少舱壁中部板厚，
这样有利于降低槽条上部板厚，继而减少顶凳底部
侧板和顶凳底部的板厚，增加此道板缝对于减少重
压载舱前后舱壁板厚至关重要。
（２）针对非艏部的其他普通舱壁（ＦＲ６６，ＦＲ９６
和ＦＲ１８７），对底凳斜板板缝略向上移动使其上部避
开抓斗要求，另外对槽条中部和上部板厚进行仔细
计算，再减少顶凳底板和底凳顶板，去除设计冗余。
（３）针对艏部普通舱壁（ＦＲ２１７），由于ＣＳＲ规
范第４章第６节３．３．３的最前端槽型横舱壁进水液
面高度的特别规定，要对其槽条进水强度要求特别
关注。
横舱壁分为上、中、下三段，通过合理布置板缝以
改变计算点可以有效地减小板厚。横舱壁上部腐蚀
为５．５，中部和下部为６．５。横舱壁板厚通常是重压
载舱两个舱壁最大，其次是最前槽型横舱壁，然后是
其他舱壁，因为重压载工况压力最大，ＵＲＳ１８对垂直
槽型横舱壁有特殊要求。对最前面的槽型横舱壁，进
水液面高度为Ｄ ，其他舱壁仅为０．９ Ｄ 。如设有有
效卸货板和封槽板，则槽条的要求将有所降低。如槽
条腹板不被底凳顶板下面的局部肘板支撑，则计算槽
条剖面模数时认为槽条腹板３Ｏ 有效。因此加设局
部肘板对减小槽条板厚起到很好的作用。
４舱段有限元校核与优化
４．１舱段有限元校核
在完成规范计算下的货舱区结构优化设计后，
按规范要求对２、３、４、５、６号货舱进行舱段有限元分
析。１号、７号货舱由于边界条件、工况等在现有共
同规范中没有明确规定，这部分结构尺寸可参考
３货舱和５货舱。
５个货舱中，４舱为重压载舱，３、５为重货舱，２、
６为轻货舱，分别按照规范第４章附录２中的直接
强度分析的标准载荷工况，基于共同规范第７章直
接强度分析对其舱段有限元屈服和屈曲进行计算分
析评估。
屈服强度校核一般按照Ｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ相当应力进
行衡准，一般有限元模型都采用正交各向同性单元，
参考屈服需用应力不超出２３５ ｋＮ／ｍｍ ，其中愚为
材料系数。
屈曲强度校核时，首先对有限元分析得到的压
应力进行修正以消除泊松效应。每个基本板格的校
核衡准如下：
（Ｉ ￣Ｓ扭ｌ ＪＮ ＋（ ） 一Ｂ（ ）
＋（。＼ ）／ ≤１ 、’． ０ ㈩ 一
此外，每个压应力以及剪应力，应满足下列
三式：
（ ） ≤ ；
（ ）“≤１．Ｏ； （２）
（ ，ｃ 坍 ／） ≤ ’
式中系数具体计算方法参见规范第６章第
３节。
一
般而言，分项屈曲衡准较易满足，板格屈曲主
要取决于综合应力屈曲模式。
此外，散货船规范对主要支撑构件的扰度衡准
进行了规定：
ａｘ
≤ （３）
式中： 为双层底和前后横舱壁之间的最大相对
扰度，ｉ为双层底平坦部分长度或宽度（取小者）。
一
般而言，由于有限元分析前已经进行了相关
规范校核。有限元校核主要考查局部板格的局部强
度，尤其是屈曲强度。
４．２舱段有限元优化
由于货舱横剖面结构已经经过规范校核，在有
限元计算时，绝大部分构件都能满足屈服强度要求，
需要进行加强的区域比较少，主要集中在顶边舱和
底边舱斜板处等局部应力集中区域。
但规范校核在屈曲分析时存在局限性问题，因
2024年5月23日发(作者：盖健柏)
王从晶： ７６ ０００ ｔ ＣＳＲ散货船结构优化技术浅析
７６ ０００ ｔ ＣＳＲ散货船结构优化技术浅析
王从晶
（中国船级社审图中心，上海２００１３５）
提要 以某７６ ０００ ｔ ＣＳＲ散货船为例，基于ＩＡＣＳ散货船共同结构规范（ＣＳＲ），对ＣＳＲ散货船货舱区结
构进行优化设计研究，通过规范计算及有限元分析探讨了散货船结构优化设计过程中的一些关键技术及注意
点，以期对其他型散货船的优化设计起到一定的参考作用。
关键词 散货船
中图分类号
共同规范 规范校核
文献标识码
有限元分析
Ａ Ｕ６６３
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ７６ ０００ ｄｗｔ
ＣＳＲ Ｂｕｌｋ Ｃａｒｒｉｅｒ
ＷＡＮＧ Ｃｏｎｇ－ｊ ｉｎｇ
（Ｃｈｉｎａ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｐｌａｎ Ａｐｐｒｏｖａｌ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００ １ ３ ５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｅｔ Ｉｎ ｔｈｉｓ ｔｈｅｓｉｓ，ａ ７６ ０００ ｄｗｔ ＣＳＲ ｂｕｌｋ ｃａｒｒｉｅｒ ｉＳ ｔａｋｅｎ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ｂａｓｅｄ ｏｎ
ＩＡＣＳ Ｃｏｍｍｏｎ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｒｕｌｅｓ（ＣＳＲ）ｆｏｒ ｂｕｌｋ ｃａｒｒｉｅｒｓ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｓｈｉｐ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎ ｃａｒｇｏ
ｈｏｌｄｓ ａｒｅａ ｉｓ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ．Ｅｆｆｏｒｔｓ ａｒｅ ｂｅｉｎｇ ｍａｄｅ ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｏｎ ｓｅｖｅｒａｌ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ
ｐｏｉｎｔｓ ｆｏｒ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＣＳＲ ｂｕｌｋ ｃａｒｒｉｅｒ ｂｙ ｒｕｌｅｓ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ
ｄｉｒｅｃｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ．Ｔｈｉｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｗｉｌｌ ｐｒｏｖｉｄｅ ｃｅｒｔａｉｎ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ
ｒｅｌｅｖａｎｔ ｅｒｉｔｉｅａｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｏｔｈｅｒ ｂｕｌｋ ｃａｒｒｉｅｒｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｂｕｌｋ ｃａｒｒｉｅｒ Ｃｏｍｍｏｎ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｒｕｌｅｓ（ＣＳＲ）
ｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ
Ｒｕｌｅ ｃｈｅｃｋ Ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅ—
１ 引言
在前几年的火爆船市中，设计中较多船舶钢料
使用增加的生产成本可以被高船价消化，船舶的高
横剖面和货舱区结构图对控制散货船结构具有重要
意义。本文基于ＣＳＲ规范［１］，在其他总体设计条件
不变的情况下，采用ＣＣＳ－ＳＤＰ软件对７６ ０００ ｄｗｔ散
货船的典型横剖面进行规范校核，采用ＣＣＳ—ＤＳＡ
油耗性能也被船东急于要船的心情掩盖。在这段时
间，国内处于较为粗狂的产能扩张阶段。
２０１０年以来船市急转直下，散货船市场极度低
迷，而对应的是国内船厂正处于极度敏感的转型阶
插件和ＰＡＴＲＡＮ软件对货舱结构整体舱段进行有
限元强度分析，分析散货船货舱区结构的设计要点，
提出优化设计方案（如调整总纵弯矩剪力包络值、板
缝调整、板厚修改、型材规格优化等），减小空船
重量。
段。油价高起的市场环境中，船东对船舶性能特别
是油耗极为“挑剔”，造成一向不精于散货船研发的
中国船厂接船十分困难。在如今的市场环境中，中
２主参数的确定和总纵弯矩剪力值的优化
２．１ 主要设计参数的确定
主要设计参数是开展所有设计工作的基础，优
国各大船厂越来越注重散货船的轻型化结构设计，
散货船结构优化设计理念明显突出。
散货船货舱结构占全船大部分结构重量。典型
化第一步首先要确定主要设计参数，如规范船长、船
宽、型深、吃水、方形系数、载货量、舱容、顶边舱与底
边舱是否连通、卷钢参数、抓斗重量、空气管高度、安
作者简介：王从晶（１９８６一），男，审图工程师。
造船技术 ２０１５年第ｌ期（总第３２３期）
全阀压力、最小艏吃水等。另外，还需要确定船舶所
适用的装载工况，尤其要包含ＵＲ—Ｓ１１ Ｅ 规定的压载
水交换中间工况和ＵＲ一￥２５＿２ 要求的所有压载水舱
放适当余量产生对应的弯矩剪力许用值。同时也应
该考虑到，船体梁每个剖面的结构承载能力是一定
的，中拱、中垂波浪弯矩和剪力也可以计算出来，且
不会相差很大，因此在给出中拱、中垂静水弯矩和正
满舱的工况，在统计弯矩剪力包络值的时候，这些工
况非常重要。
２．２总纵弯矩剪力值的优化
负剪力许用值时，正负值不应差别太大。如出现正
值很大，负值几乎为零的情况，这是不合理的。并不
能因为该剖面所有工况统计值接近零，弯矩剪力许
用值就定很小的值，这样会导致工况稍有变化弯矩
剪力即超出许用值的情况。应该合理地给出尽可能
小的许用值。
全船静水弯矩剪力包络线是船体各剖面规范校
核和尺寸设计的基础。弯矩和剪力许用值必须留有
适当的余量，才能满足整个设计方案。但余量太大
会带来结构冗余，造成材料的浪费和成本的上升，因
此合理的全船静水弯矩剪力许用值包络线是优秀船
舶设计的关键。
与集装箱船等非共同规范船舶设计不同，散货
从图１～图２中优化前后的弯矩和剪力包络线
对比可以看出，优化后的弯矩剪力包络线在余量方
面进行更加严苛的控制。优化后的弯矩许用值将对
船体梁总纵强度控制带来巨大影响，更为细化的剪
力分布将对承受大部分剪力的舷侧板控制带来不小
的“好处”。
船ＣＳＲ共同规范［１］（第４章第７节）对设计装载状
态有非常详细的规定和要求。散货船ＣＳＲ共同规
范＿１］（第４章第３节）对静水载荷的选取有非常详细
的规定和要求，静水弯矩和剪力必须分为完整工况、
破舱工况和在港工况，并且叠加其对应的波浪弯矩。
值得注意的是，其中在现有ＣＳＲ规范下通常在港工
为保证优化后的包络线能够满足优化后的
７６ ０００ ｄｗｔ散货船船型设计方案使用要求，保证船
型优化方案的成立。针对原准确的全船重量分布，
况较易满足，因此常用的设计方法是选择完整工况
和破舱工况进行计算校核，最后依据波浪弯矩的差
值反推后即可得到在港工况的静水弯矩和剪力许
用值。
假定优化减轻５００ ｔ左右的船体重量，重新对该散货
船进行优化后的预估实际弯矩剪力使用值进行计
算。经过评估，优化后的包络线还是能够覆盖优化
后的预估实际弯矩剪力使用值的计算，保证优化后
设计方案的成立。
本次优化基于原有的７６ ０００ ｔ散货船弯矩剪力
包络线进行优化设计，所有工况统计出的包络值加
弯矩包络线
３００
２ｏｏ
—
——
●一
，
ｘ ＢＥ Ｄ
ｌｏｏ
…
ＭＩＮ ！ ，）
—
原包络线ＨＯＧＧ１Ｎ（
原包络线ＳＡＧＧｈＶＧ
一
ｒ Ｔ Ｉ Ｉ ． ‘
一
＼
．
５０ １５０ ２００
。
５Ｏ
－
静新包络线ＨＯＧＧＩＮ（
Ｏ－新包络线ＳＡＧＧｈＶＧ
１Ｏ０
一
，
—
２００
｜
．
Ｉ
３００
ＦＲ
图１ 完整条件下静水弯矩图
王从晶： ７６ ０００ ｔ ＣＳＲ散货船结构优化技术浅析
和艉货舱后端壁处，顶边舱斜板和底边舱斜板断开
了，因此在此处应考虑不再参与总纵强度，此处的总
纵强度应特别关注。通过计算发现，顶边舱斜板和
底边舱斜板在舱壁附近的屈服强度要求比较高，因
此，通常这个位置使用更高强度级别的钢，且板厚通
常会更厚。顶边舱斜板和底边舱斜板上的骨材应选
择适当的型材，如ＨＰ３００×１０相比ＨＰ２８０×１１，剖
面模数更高，但是重量更轻，显然选择ＨＰ３００×１０
更好。同时可以考虑增加端部肘板以减小跨距的方
法以缩减纵骨尺寸。
３．７横舱壁优化
横舱壁结构优化措施主要有以下几点：
（１）针对重压载舱舱壁（ＦＲ１２７和ＦＲ１５７）在舱
壁槽条下端处增加一道板缝，以减少舱壁中部板厚，
这样有利于降低槽条上部板厚，继而减少顶凳底部
侧板和顶凳底部的板厚，增加此道板缝对于减少重
压载舱前后舱壁板厚至关重要。
（２）针对非艏部的其他普通舱壁（ＦＲ６６，ＦＲ９６
和ＦＲ１８７），对底凳斜板板缝略向上移动使其上部避
开抓斗要求，另外对槽条中部和上部板厚进行仔细
计算，再减少顶凳底板和底凳顶板，去除设计冗余。
（３）针对艏部普通舱壁（ＦＲ２１７），由于ＣＳＲ规
范第４章第６节３．３．３的最前端槽型横舱壁进水液
面高度的特别规定，要对其槽条进水强度要求特别
关注。
横舱壁分为上、中、下三段，通过合理布置板缝以
改变计算点可以有效地减小板厚。横舱壁上部腐蚀
为５．５，中部和下部为６．５。横舱壁板厚通常是重压
载舱两个舱壁最大，其次是最前槽型横舱壁，然后是
其他舱壁，因为重压载工况压力最大，ＵＲＳ１８对垂直
槽型横舱壁有特殊要求。对最前面的槽型横舱壁，进
水液面高度为Ｄ ，其他舱壁仅为０．９ Ｄ 。如设有有
效卸货板和封槽板，则槽条的要求将有所降低。如槽
条腹板不被底凳顶板下面的局部肘板支撑，则计算槽
条剖面模数时认为槽条腹板３Ｏ 有效。因此加设局
部肘板对减小槽条板厚起到很好的作用。
４舱段有限元校核与优化
４．１舱段有限元校核
在完成规范计算下的货舱区结构优化设计后，
按规范要求对２、３、４、５、６号货舱进行舱段有限元分
析。１号、７号货舱由于边界条件、工况等在现有共
同规范中没有明确规定，这部分结构尺寸可参考
３货舱和５货舱。
５个货舱中，４舱为重压载舱，３、５为重货舱，２、
６为轻货舱，分别按照规范第４章附录２中的直接
强度分析的标准载荷工况，基于共同规范第７章直
接强度分析对其舱段有限元屈服和屈曲进行计算分
析评估。
屈服强度校核一般按照Ｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ相当应力进
行衡准，一般有限元模型都采用正交各向同性单元，
参考屈服需用应力不超出２３５ ｋＮ／ｍｍ ，其中愚为
材料系数。
屈曲强度校核时，首先对有限元分析得到的压
应力进行修正以消除泊松效应。每个基本板格的校
核衡准如下：
（Ｉ ￣Ｓ扭ｌ ＪＮ ＋（ ） 一Ｂ（ ）
＋（。＼ ）／ ≤１ 、’． ０ ㈩ 一
此外，每个压应力以及剪应力，应满足下列
三式：
（ ） ≤ ；
（ ）“≤１．Ｏ； （２）
（ ，ｃ 坍 ／） ≤ ’
式中系数具体计算方法参见规范第６章第
３节。
一
般而言，分项屈曲衡准较易满足，板格屈曲主
要取决于综合应力屈曲模式。
此外，散货船规范对主要支撑构件的扰度衡准
进行了规定：
ａｘ
≤ （３）
式中： 为双层底和前后横舱壁之间的最大相对
扰度，ｉ为双层底平坦部分长度或宽度（取小者）。
一
般而言，由于有限元分析前已经进行了相关
规范校核。有限元校核主要考查局部板格的局部强
度，尤其是屈曲强度。
４．２舱段有限元优化
由于货舱横剖面结构已经经过规范校核，在有
限元计算时，绝大部分构件都能满足屈服强度要求，
需要进行加强的区域比较少，主要集中在顶边舱和
底边舱斜板处等局部应力集中区域。
但规范校核在屈曲分析时存在局限性问题，因