稳性计算

稳性计算
稳性计算

船舶初稳性高度计算

稳性(stability)是指船舶在外力矩(如风、浪等)的作用下发生倾斜,当外力矩消除后能自行恢复到原来平衡位置的能力。

船舶稳性,按倾斜方向可分为横稳性和纵稳性;按倾斜角度大小

可分为初稳性(倾角100以下)和大倾角稳性;按外力矩性

质可分为静稳性和动稳性。对于船舶来说,发生首尾方向倾

覆的可能性极小,所以一般都着重讨论横稳性。

船舶是否具有稳性以及稳性好坏,决定于G点与M点的相对位置和G和M间距离的大小,即GM值是衡量船舶稳性好坏的标准,称GM值为初稳性高度。它与稳性的关系是:当M点在G点之上时,GM>0,船舶具有稳性,GM值越大,稳性越好,但船舶摇摆就会加剧;当M点在G点之下时,GM<0,船舶不具有稳性,一旦受到外力矩作用很容易使船倾覆;当M点和G点重合一点时,GM=0,船舶也不具有稳性,因为一旦受到外力矩作用,船舶处于随遇平衡状态,对船舶也极不安全。

1.船舶装载后的初稳性高度GM:

GM=KM--KG{KM--为船舶横稳心距基线高度(米)

KG--为船舶装载后重心距基线高(米)

KM--可由船舶资料静水曲线图按平均吃水查得}

2.舶装载后重心距基线高KG:

KG=( DZ g+∑P i Z i)/Δ { D--空船重量(吨);查船舶资料得;

Zg--空船重心距基线高度(米);查船舶资料得;

Pi--包括船舶常数,货物总重量,船员及供应品,备品,油水重量(吨);

Z i--载荷Pi的重心高度(米);?--船舶排水量(吨);}

3.自由液面的影响δGM f :

δGM f=∑ρi x/Δ {ρ—舱内液体的密度(克/立方米)

ix---液舱内自由液面对液面中心轴的面积横矩(M4)}

4.经自由液面修正后的初稳心高度G o M:

G o M=KM--KG--δGM f

5.船舶横摇周期T?:

T?=0.58f√(B+4KG)/G o M {0.58为常数;

f—可由B/d查出;B—船舶型宽;d—船舶装载吃水;}

常识:

20尺柜:20’0” x8’ 0” x8’ 6”,6.058x2.438x2.591米,内容积为5.69x2.34x2.18米,,体积为24-26立方米。40尺柜: 40’0” x8’ 0” x8’ 6”,12.192x2.438x2.591米,内容积为11.8x2.34x2.18米,体积为54立方米。

40尺高柜:20’0” x8’ 0” x9’ 6”,12.192x2.438x2.896米,内容积为11.8x2.34x2.72米,体积为68立方米。

6.例题:某船装载货物后Δ=18500吨,全船垂向重量力矩∑PiZi=

143375吨.米,现有1号燃油舱自由液面对液面中心轴的面积横矩∑ρi x= 58.7四次方米。淡水舱自由液面对液面中心轴的面积横矩∑ρi x= 491.1四次方米。两舱均未装满,其中燃油密度ρ=0.97克/立方厘米。试计算经自由液面修正后的初稳性高度G o M(根据Δ查得KM=8.58米)。

解:1)求KG

KG=( DZ g+∑P i Z i) /Δ=143375/18500=7.75米

2)计算自由液面影响的减小值δGM f :

δGM f=∑ρi x/Δ=(0.97*58.7+1.0*491.1)/18500=0.03米

3)计算G o M:

G o M=KM—KG--δGM f

=8.58-7.75-0.03=0.80米

船舶稳性校核计算书

一、概述 本船为航行于内河B级航区的一条旅游船。现按照中华人民共和国海事局《内河船舶法定检验技术规则》(2004)第六篇对本船舶进行完整稳性计算。 二、主要参数 总长L OA13.40 m 垂线间长L PP13.00 m 型宽 B 3.10 m 型深 D 1.40 m 吃水 d 0.900 m 排水量?17.460 t 航区内河B航区 三、典型计算工况 1、空载出港 2、满载到港

五、受风面积A及中心高度Z 六、旅客集中一弦倾侧力矩L K L K=1 ? 1? n 5lb =0.030 m n lb =1.400<2.5,取 n lb =1.400 式中:C—系数,C=0.013lb N =0.009<0.013,取C=0.013 n—各活动处所的相当载客人数,按下式计算并取整数 n=N S bl=28.000 S—全船供乘客活动的总面积,m2,按下式计算: S=bl=20.000 m2 b—乘客可移动的横向最大距离,b=2.000 m; l—乘客可移动的横向最大距离,b=2.000 m。 七、全速回航倾侧力矩L V L V=0.045V m2 S KG?a2+a3F r d KN?m 式中:Fr—船边付氏数,F r=m 9.81L ; Ls—所核算状态下的船舶水线长,m; d—所核算状态下的船舶型吃水,m; ?—所核算状态下的船舶型排水量,m2; KG—所核算状态下的船舶重心至基线的垂向高,m; Vm—船舶最大航速,m/s;

a3—修正系数,按下式计算; a3=25F r?9 当a3<0,取a3=0;当a3>1时,取a3=1; a2—修正系数,按下式计算; a2=0.9(4.0?Bs/d) 当Bs/d<3.5时,取Bs/d=3.5;当Bs/d>4.0时,取Bs/d=4.0;

边坡的稳定性计算方法

边坡稳定性计算方法 目前的边坡的侧压力理论,得出的计算结果,显然与实际情形不符。边坡稳定性计算,有直线法和圆弧法,当然也有抛物线计算方法,这些不同的计算方法,都做了不同的假设条件。 当然这些先辈拿出这些计算方法之前,也曾经困惑,不做假设简化,基本无法计算。而根据各种假设条件,是会得出理论上的结果,但与实际情况又不符。倒是有些后人不管这些假设条件,直接应用其计算结果,把这些和实际不符的公式应用到现有的规范和理论中。 瑞典条分法,其中的一个假设条件破裂面为圆弧,另一个条件为假设的条间土之间,没有相互作用力,这样的话,对每一个土条在滑裂面上进行力学分解,然后求和叠加,最后选取系数最小的滑裂面。从而得出判断结果。其实,那两个假设条件对吗?都不对! 第一、土体的实际滑动破裂面,不是圆弧。第二、假设的条状土之间,会存在粘聚力与摩擦力。边坡的问题看似比较简单,只有少数的几个参数,但是,这几个参数之间,并不是线性相关。对于实际的边坡来讲,虽然用内摩擦角①和粘聚力C来表示,但对于不同的破裂面,破裂面上的作用力,摩擦力和粘聚力,都是破裂面的函数,并不能用线性的方法分别求解叠加,如果是那样,计算就简单多了。 边坡的破裂面不能用简单函数表达,但是,如果不对破裂面作假设,那又无从计算,直线和圆弧,是最简单的曲线,所以基于这两种曲线的假设,是计算的第一步,但由于这种假设与实际不符,结果肯定与实际相差甚远。

条分法的计算,是来源于微积分的数值计算方法,如果条间土之间,存在相互作用力,那对条状土的力学分解,又无法进行下去。 所以才有了圆弧破裂面的假设与忽略条间土的相互作用的假设。 其实先辈拿出这样与实际不符的理论,内心是充满着矛盾的。 实际看到的边坡的滑裂,大多是上部几乎是直线,下部是曲线形状,不能用简单函数表示,所以说,要放弃求解函数表达式的想法。计算还是可以用条分法,但要考虑到条间土的相互作用。 用微分迭代的方法求解,能够得出近似破裂面,如果每次迭代,都趋于收敛,那收敛的曲线,就是最终的破裂面。 参照图3,下面将介绍这种方法的求解步骤。

船舶原理公式

船舶原理公式汇总 第一章 船型系数: 水线面系数C WP =A W /LB 中横剖面系数C M =A M /Bd 方形系数C B =排水体积/LBd 菱形系数C P =排水体积/A M L=排水体积/C M BdL=C B /CM 垂向菱形系数C VP =排水体积\A W d=排水体积/C WP LBd=C B /C WP 排水体积符号▽ 尺度比: 长宽比L/B :与船的快速性有关 船宽吃水比B/d:与船的稳性、快速性和航向稳定性有关 型深吃水比D/d :与船的稳性、抗沉性、船体的坚固性以及船体的容积有关 船长吃水比L/d :与船的回转性有关,比值越小,船越短小,回转越灵活 梯形法:A=?b a ydx A=l ?b ydx 0 =l(∑=n i yi 0 -(y 0+y 3)/2)注(y 0+y n )/2为首尾修正项 辛氏法:一法,A=1/3l(y 1+4y 2+y 3)二法,A=3l/8(y 1+3y 2+3y 3+y 4) 计算漂心X F =M oy /A W =? -2/2 /L L xydx /? -2 /2 /l l ydx 其中A W =2L δ∑yi ' M oy =2(L δ)2∑kiyi '所以X f =L δ∑kiyi '/∑yi ' 计算横剖面面积型心的垂向坐标Z a =M oy /A s =?d zydz 0 /?d ydz 0 其中横剖面面积As=2?d ydz 0 Moy=2?d zydz 0 又可以表达为As=2d δ∑yi '(注意首位修正) Moy=2(l δ)2∑kiyi '所以可以表达为za=d δ∑kiyi '/∑yi ' 第二章 浮心的计算dM yoz =x F A w d z dM xoy =zA w d z x F 为A w 的漂心纵向坐标 排水体积对中站面yoz 的静距M yoz =?d xfAwdz 0 浮心纵向坐标x B =M yoz /▽=? d xfAwdz 0 /?d Awdz 0 同理可以得排水体积对基平面xoy 的静距和浮心垂向坐标Mxoy=?d zAwdz 0 Zb=Mxoy/▽=?d zAwdz 0/?d Awdz 0 同理根据横剖面计算排水体积和浮心位置 dM yoz =x F A s d x dM xoy =z a A s d x 浮心纵向坐标Myoz=? -2/2 /l l xAsdx X B =Myoz/▽=? -2 /2 /l l xAsdx /? -2 /2 /l l Asdx

计算方法算法的数值稳定性实验报告

专业 序号 姓名 日期 实验1 算法的数值稳定性实验 【实验目的】 1.掌握用MATLAB 语言的编程训练,初步体验算法的软件实现; 2.通过对稳定算法和不稳定算法的结果分析、比较,深入理解算法的数值稳定性及其重要性。 【实验内容】 1.计算积分 ()dx a x x I n ?+=1 0) (n (n=0,1,2......,10) 其中a 为参数,分别对a=0.05及a=15按下列两种方案计算,列出其结果,并对其可靠性,说明原因。 2.方案一 用递推公式 n aI I n 1 1n + -=- (n=1,2,......,10) 递推初值可由积分直接得)1 ( 0a a In I += 3. 方案二 用递推公式 )1 (11-n n I a I n +-= (n=N,N-1,......,1) 根据估计式 ()()()11111+<<++n a I n a n 当1 n a +≥n 或 ()()n 1 111≤<++n I n a 当1 n n a 0+< ≤ 取递推初值为 ()()()() 11212])1(1111[21N +++=++++≈N a a a N a N a I 当1 a +≥ N N 或

()()]1111[21N N a I N +++= 当1 a 0+< ≤N N 计算中取N=13开始 【解】:手工分析怎样求解这题。 【计算机求解】:怎样设计程序?流程图?变量说明?能否将某算法设计成具有形式参数的函数 形式? 【程序如下】: % myexp1_1.m --- 算法的数值稳定性实验 % 见 P11 实验课题(一) % function try_stable global n a N = 20; % 计算 N 个值 a =0.05;%或者a=15 % %-------------------------------------------- % % [方案I] 用递推公式 %I(k) = - a*I(k-1) + 1/k % I0 =log((a+1)/a); % 初值 I = zeros(N,1); % 创建 N x 1 矩阵(即列向量),元素全为零 I(1) =-a*I0+1; for k = 2:N I(k) =-a*I(k-1)+1/k; end % %--------------------------------------------

滑坡稳定性计算书

第一部分参数选取 根据钻探揭露,滑带土为黄褐色粉质亚粘土夹少量砂板岩角砾,位于人工堆积层与下层基岩之间,深度在2-7m不等,厚约0.2-0.3m,断面光滑。 2、滑带土参数的取值 (1)参数反演 滑坡中的滑带土为基覆交界面的亚粘土层,由于野外取样时,所取滑带土样为已经扰动过的土样,因此在进行岩土试验参数统计及经验类比的取值时,滑带土的C、φ值采用滑坡在暴雨工况下,取稳定系数为1.03时反演取值,其反演计算模型,选定H1滑坡的2-2’剖面。反演计算剖面及内容见计算书。 采用反演公式和 经反演,滑坡滑带土在暴雨条件下C、φ值见下表。 (2)工程类比经验:借鉴蜀通公司对H2滑坡所做的勘查工作,天然条件下C 值为6.7KPa,φ为18.5°,暴雨条件下C值为3.3-4.6KPa,φ为12.3°。 (3)试验值: (4)综合取值: 根据滑带土的试验、剖面反演及工程类比的结果,滑带土而天然工况下的取值主要依据试验结果,在暴雨工况下参数取值主要采取加权平均,对试验值、反演值和工程类比值采取加权平均方法从而得出暴雨工况下的滑带土的c、φ值。目前各滑坡处于蠕动变形阶段,因此对试验值取较高的权重。三种取值的权重分别是0.5、0.3、0.2。据此得出暴雨工况下的滑带土的参数值。 滑带土参数取值为天然重度为19.0 kN/m3,饱和重度为20.5kN/m3,天然条件下C值为7.0KPa,φ为18.5°;饱和条件下c值为3.8KPa,φ为13.0°。 一、2-2’反演 滑坡剩余下滑力计算 计算项目: 2-2暴雨 ===================================================================== 原始条件: 滑动体重度= 19.000(kN/m3) 滑动体饱和重度= 20.500(kN/m3) 安全系数= 1.030 不考虑动水压力和浮托力 不考虑承压水的浮托力 不考虑坡面外的静水压力的作用 不考虑地震力 坡面线段数: 41, 起始点标高 0.000(m) 段号投影Dx(m) 投影Dy(m) 附加力数 1 0.144 0.351 0 2 0.386 1.579 0 3 0.279 0.673 0 4 0.541 0.977 0 5 0.232 0.793 0 6 0.601 0.846 0 7 0.475 0.781 0 8 0.266 0.496 0 9 0.353 0.812 0 10 0.518 0.658 0 11 0.110 0.265 0 12 0.102 0.204 0 13 0.197 0.490 0 14 0.234 0.464 0 15 0.197 0.147 0

折线型滑坡稳定系数计算

折线型滑坡稳定系数计算 ===================================================================== 原始条件: () 滑动体重度= 19.800(kN/m3) 滑动体饱和重度= 21.600(kN/m3) 安全系数= 1.000 考虑动水压力和浮托力, 滑体土的孔隙度 = 0.000 考虑承压水的浮托力, 承压水水头高 = 0.000(m) 考虑坡面外的静水压力的作用 考虑地震力,地震烈度为7度 地震力计算综合系数 = 0.250 地震力计算重要性系数 = 1.000 坡面线段数: 9, 起始点标高 205.000(m) 段号投影Dx(m) 投影Dy(m) 附加力数 1 10.000 -4.000 0 2 50.000 -10.000 0 3 50.000 -20.000 0 4 30.000 0.000 0 5 0.001 -10.000 0 6 60.000 0.000 0 7 0.001 -5.000 0 8 30.000 0.000 0 9 10.000 -5.000 0 水面线段数: 1, 起始点标高 0.000(m) 段号投影Dx(m) 投影Dy(m) 1 0.000 0.000 滑动面线段数: 5, 起始点标高 205.000(m) 段号投影Dx(m) 投影Dy(m) 粘聚力(kPa) 摩擦角(度) 1 20.000 -15.000 40.000 19.000 2 40.000 -5.000 40.000 19.000

3 80.000 -30.000 40.000 19.000 4 60.000 -5.000 36.000 17.000 5 40.000 -3.000 36.000 17.000 计算目标:按指定滑面计算推力 -------------------------------------------------------------- 第 1 块滑体 上块传递推力 = 0.000(kN) 推力角度 = 0.000(度) 本块滑面粘聚力 = 36.000(kPa) 滑面摩擦角 = 17.000(度) 本块总面积 = 275.018(m2) 浸水部分面积 = 0.000(m2) 本块总重 = 5445.350(kN) 浸水部分重 = 0.000(kN) 本块总附加力 Px= 0.000(kN) Py = 0.000(kN) 本块动水压力 = 0.000(kN) 本块水浮托力 = 0.000(kN) 本块地震力 = 136.134(kN) 本块承压水浮托力 = 0.000(kN) 有效的滑动面长度 = 40.112(m) 下滑力 = 271.123(kN) 滑床反力 R= 5430.099(kN) 滑面抗滑力 = 1660.148(kN) 粘聚力抗滑力 =1444.044(kN) -------------------------- 本块剩余下滑力 = -3375.315(kN) 本块下滑力角度 = -4.289(度) 第 2 块滑体 上块传递推力 = 0.000(kN) 推力角度 = -4.289(度) 本块滑面粘聚力 = 36.000(kPa) 滑面摩擦角 = 17.000(度) 本块总面积 = 510.005(m2) 浸水部分面积 = 0.000(m2) 本块总重 = 10098.104(kN) 浸水部分重 = 0.000(kN) 本块总附加力 Px= 0.000(kN) Py = 0.000(kN) 本块动水压力 = 0.000(kN) 本块水浮托力 = 0.000(kN) 本块地震力 = 252.453(kN) 本块承压水浮托力 = 0.000(kN) 有效的滑动面长度 = 60.208(m) 下滑力 = 586.150(kN) 滑床反力 R= 10063.223(kN) 滑面抗滑力 = 3076.636(kN) 粘聚力抗滑力 =2167.487(kN) -------------------------- 本块剩余下滑力 = -4657.973(kN) 本块下滑力角度 = -4.764(度) 第 3 块滑体 上块传递推力 = 0.000(kN) 推力角度 = -4.764(度) 本块滑面粘聚力 = 40.000(kPa) 滑面摩擦角 = 19.000(度) 本块总面积 = 580.000(m2) 浸水部分面积 = 0.000(m2) 本块总重 = 11484.000(kN) 浸水部分重 = 0.000(kN) 本块总附加力 Px= 0.000(kN) Py = 0.000(kN) 本块动水压力 = 0.000(kN) 本块水浮托力 = 0.000(kN) 本块地震力 = 287.100(kN)

稳性的基本概念

第一节 稳性的基本概念 一、稳性概述 1. 概念:船舶稳性(Stability)是指船舶受外力作用发生倾斜,当外力消失后能够自行 回复到原来平衡位置的能力。 2. 船舶具有稳性的原因 1)造成船舶离开原来平衡位置的是倾斜力矩,它产生的原因有:风和浪的作用、 船上货物的移动、旅客集中于一舷、拖船的急牵、火炮的发射以及船舶回转等,其大小取决于这些外界条件。 2)使船舶回复到原来平衡位置的是复原力矩,其大小取决于排水量、重心和浮心 的相对位置等因素。 S M G Z =?? (9.81)kN m ? 式中: G Z :复原力臂,也称稳性力臂,重力和浮力作用线之间的距离。 ◎船舶是否具有稳性,取决于倾斜后重力和浮力的位置关系,而排水量一定时, 船舶浮心的变化规律是固定的(静水力资料),因此重心的位置是主观因素。 3. 横稳心(Metacenter)M : 船舶微倾前后浮力作用线的交点,其距基线的高度KM 可从船舶资料中查取。 4. 船舶的平衡状态 1)稳定平衡:G 在M 之下,倾斜后重力和浮力形成稳性力矩。 2)不稳定平衡:G 在M 之上,倾斜后重力和浮力形成倾覆力矩。 3)随遇平衡:G 与M 重合,倾斜后重力和浮力作用在同一垂线上,不产生力矩。 如下图所示

例如: 1)圆锥在桌面上的不同放置方法; 2)悬挂的圆盘 5. 船舶具有稳性的条件:初始状态为稳定平衡,这只是稳性的第一层含义;仅仅具 有稳性是不够的,还应有足够大的回复能力,使船舶不致倾覆,这是稳性的另一层含义。 6. 稳性大小和船舶航行的关系 1)稳性过大,船舶摇摆剧烈,造成人员不适、航海仪器使用不便、船体结构容易 受损、舱内货物容易移位以致危及船舶安全。 2)稳性过小,船舶抗倾覆能力较差,容易出现较大的倾角,回复缓慢,船舶长时 间斜置于水面,航行不力。 二、稳性的分类 1. 按船舶倾斜方向分为:横稳性、纵稳性 2. 按倾角大小分为:初稳性、大倾角稳性 3. 按作用力矩的性质分为:静稳性、动稳性 4. 按船舱是否进水分为:完整稳性、破舱稳性 三、初稳性 1. 初稳性假定条件: 1)船舶微倾前后水线面的交线过原水线面的漂心F; 2)浮心移动轨迹为圆弧段,圆心为定点M(稳心),半径为BM(稳心半径)。2.初稳性的基本计算 初稳性方程式:M R = ??GM?sinθ GM = KM - KG

稳定性验算

承载能力极限状态 1)根据JTJ250-98《港口工程地基规范》的5.3.2规定,土坡和地基的稳定性验算,其危险滑弧应满足以下承载能力极限状态设计表达式: /Sd Rk R M M γ≤ 式中:Sd M 、Rk M ——分别为作用于危险滑弧面上滑动力矩的设计值和抗滑力矩的标准值; R γ为抗力分项系数。 2)采用简单条分法验算边坡和地基稳定,其抗滑力矩标准值和滑动力矩设计值按下式计算: ()cos tan ()sin Rk ki i ki i ki i ki Sd s ki i ki i M R C L q b W M R q b W α?γα??=+ +?? ??=+?? ∑∑∑ 式中:R ——滑弧半径(m ); s γ——综合分项系数,取1.0; ki W ——永久作用为第i 土条的重力标准值(KN/m ),取均值,零压线以 下用浮重度计算; ki q ——第i 土条顶面作用的可变作用的标准值(kPa ); i b ——第 i 土条宽度(m ); i α——第i 土条滑弧中点切线与水平线的夹角(°); ki ?、ki C ——分别为第i 土条滑动面上的内摩擦角(°)和粘聚力(kPa ) 标准值,取均值; i L ——第 i 土条对应弧长(m )。 3)地基稳定性计算步骤 (1) 确定可能的滑弧圆心范围。通过边坡的中点作垂直线和法线,以坡面中点为圆心,分别以1/4坡长和5/4坡长为半径画同心圆,最危险滑弧圆心即在该4条线所包含的范围内。

(2) 作滑动滑弧。选定某些滑动圆心,作圆与软弱层相切,则与防波堤及土层相交的圆弧即为滑弧。 (3) 进行条分。对滑弧内的土层等进行条分,选择土条的宽度,并且对土条进行编号。 (4) 计算各个土条的自重力。利用公式ki i i i W h b γ=计算各个土条的自重力。 (5) 计算滑弧中点切线与水平线的夹角。作滑弧的中点切线,读出它与水平线之间的夹角,注意滑弧滑动的方向,确定夹角的正负。 (6) 确定土条内滑弧的内摩擦角与粘聚力。对于不同的土层,内摩擦角与粘聚力取均值。 (7) 计算危险弧面上的滑动力矩与抗滑力矩。利用公式计算抗滑力 矩 和 滑 动 力 矩。 抗滑力矩为 ( )c o R k k i i k i i k i i k i M R C L q b W α???= ++ ?? ∑ ∑;而滑动力矩为()sin Sd s ki i ki i M R q b W γα??=+??∑。 确定是否满足要求。利用承载能力极限状态设计表达式/Sd Rk R M M γ≤判断是否满足稳定性的要求。

NAPA软件在起重船完整稳性计算中的应用

万方数据

?38?船舶设计通讯JoURNAL0FSHIPDEsIGN2004年第2期(总第1lO期) 表2高度修正系数C; Z.(m)O~1515~3030~4545~60C.1.OO1.161.321.44Z.(m)60~7575~9090~105105~120C,1.531.611.681.74 其中P和Cj查表可得。A^和Zj可以根据用户自己在NAPA中定义的Profile,由软件自动来计算。因为计算起重船受风面积时,不同类型的面积要取不同的满实系数,所以用户可以分别定义几个Profile,然后可以用PARA命令来对不同的Profile进行求和。而高度修正系数也可用表格来定义。下面就一条起重船在作业状态时按风压倾侧力矩的定义举例作更详细的说明。 MOM,CRANE—WoRKING TYPE,WIND PARA,C=0.018,PROF一(PRo—Ship,1.O,PRO—Load,1.O,PRO—Crane,O.5),WL CH,CCS—CH OK 风压倾侧力矩的定义中PARA所定义的公式为MOM=C?A?Z,其中C为风压,t/m2;A为水线以上侧投影面积m2;z为受风面积A中心到水线、吃水的一半或水下侧投影面积的中心的垂直距离。上面的定义中彬L就是表示z为受风面积A中心到水线的垂直距离。另外要注意的是PARA所定义的公式中C的单位为t/m2,为了要计算出海规中所要求的晰,所以在上面的定义中C=177×1.o/9800一o.018(该数值仅对作业状态适用);另外海规中对起吊荷重的受风面积和受风面积中心也有详细的规定。作者在实际计算中事先计算出起吊荷重的受风面积,又因为已知起吊荷重的受风面积中心距甲板高度,所以可以把起吊荷重的受风面积和受风面积中心等效定义到Profile中。上面的风压倾侧力矩的定义中PRO—Ship为船体的Profile,PRO—Load为起吊荷重等效的Profile,PR0一Crane为起重机的Pro— file。而海规中的高度修正系数C,可以定义到表格中。上面的风压倾侧力矩定义中的叫的作用就是指定随高度变化的系数,该命令即可直接指定不同的高度和系数,也可以指定一个存有高度和系数的表格。cC‘S—cH即为高度修正系数C,的定义表格,具体形式如图1。 图1 当所有定义都做好后,用户可以用下面的命令来输出和检查所定义的风压倾侧力矩。 LISTWMOMMOM—CRANE—WORKING 下面以起重船在作业状态下的初稳性高度GM衡准为例来说明如何把定义好的风压倾侧力矩引用到衡准中。 起重船在作业状态下的稳性应满足初稳性高度GM:伽≥%措m 上式中GM为初稳性高度,并考虑自由液面的影响,m;以为起重船允许的极限静倾角,度;△为所核算装载情况下的排水量,t;在下面的例子中假定以已事先求出为3。。 CRIT,CCS.MINGM.WORKING,‘CheckingMin—imumGM’ TYPE。MINGM REQ,CCSGMWORKING MET,IF,ATT>REQ UNIT。M MOM。CRANE—WORKING OK CCSGMWORKING的内容如下: @@CraneStabilityRules @globalattreqmomfmoma @onerrstepmode @csheel=3.O @heel==cr.value(’HEEL’)  万方数据

滑坡稳定性分析计算

对最不利滑移横断面进行各种工况稳定性分析计算,计算过程如下: 一、天然工况 滑坡剩余下滑力计算 计算项目:滑坡推力计算 1 ===================================================================== 原始条件: 滑动体重度= 19.000(kN/m3) 滑动体饱和重度= 25.000(kN/m3) 安全系数= 1.250 不考虑动水压力和浮托力 不考虑承压水的浮托力 不考虑坡面外的静水压力的作用 不考虑地震力 坡面线段数: 6, 起始点标高 4.000(m) 段号投影Dx(m) 投影Dy(m) 附加力数 1 13.600 0.700 0 2 12.250 7.000 0 3 2.000 0.000 0 4 12.000 8.000 0 5 24.500 0.500 0 6 127.000 27.000 0 水面线段数: 1, 起始点标高 0.000(m) 段号投影Dx(m) 投影Dy(m) 1 0.000 0.000 滑动面线段数: 5, 起始点标高 0.000(m) 段号投影Dx(m) 投影Dy(m) 粘聚力(kPa) 摩擦角(度) 1 12.000 0.600 10.000 14.500 2 9.900 1.300 10.000 14.500 3 28.000 9.000 10.000 14.500 4 8.400 2.800 10.000 14.500 5 117.000 29.000 10.000 14.500 计算目标:按指定滑面计算推力 -------------------------------------------------------------- 第 1 块滑体

第四章 船舶稳性

第四章船舶稳性 第一节船舶稳性的基本概念 (一)船舶平衡的3种状态 1、稳定平衡 >0 G点在M点之下,GM>0,M R 2、随遇平衡 G点与M点重合,GM=0,M =0 R 3、不稳定平衡 <0 G点在M点之上,GM<0,M R (二)稳性的定义 船舶稳性是指船舶受给定的外力作用后发生倾侧而不致倾覆,当外力消失后仍能回复到原来的平衡位置的能力。 (三)稳性分类 分类方法: 按倾斜方向、倾角大小、倾斜力矩性质、船舱是否进水 ┏破舱稳性 稳性┫┏初稳性(小倾角稳性) ┃┏横稳性┫┏静稳性 ┗完整稳性┫┗大倾角稳性┫ ┗纵稳性┗动稳性 其中,倾角小于等于10-15度称为小倾角,否则称为大倾角。倾斜力矩性质指静力或动力,或者说有无角速度、角加速度。

第二节船舶初稳性(1) (一)船舶初稳性的基本标志 1.稳心M 与稳心距基线高度KM 船舶小倾角横倾前、后其浮力作用线交点称为横稳心,简称稳心。 稳心M距基线的垂向坐标称为稳心距基线高度。 2.初稳性的衡准指标 稳心M至重心G的垂距称为初稳性高度GM。 初稳性高度GM是衡准船舶是否具有初稳性的指标。初稳性高度大于零,即船舶重心在稳心之下,船舶就有初稳性。 3.初稳性中的假设(对于任一给定的吃水或排水量) (1)小倾角横倾(微倾); (2)在微倾过程中稳心M和重心G的位置固定不变; (3)在微倾过程中浮心B的移动轨迹是一段以稳心为圆心的圆弧; (4)在微倾过程中倾斜轴过漂心。 (二)初稳性高度GM的表达式 GM=KB+BM-KG=KM-KG

第二节 船舶初稳性(2) (三) 初稳性高度的求取 1、 KM 可在静水力曲线图、静水力参数表或载重表中查取。 2、 KG 的计算 式中,P i —— 组成船舶总重量(含空船重量等)的第i 项载荷,t Z i —— 载荷P i 的重心距基线高度,m 3、Z i 确定 (1)舱容曲线图表查取法 船舶资料中通常有各个货舱和液舱的舱容曲线图或数据表,利用舱容曲线图表,可方便确定舱内散货或液货的重心高度Z i ,方法如下: i )对于匀质散货或液货,已知货堆表面距基线高度,在图中左纵轴上对应点做水平线交舱容中心距基线高度曲线得B 点,过B 点做垂线交上横轴得C 点,对应值即为该舱货物重心距基线高度Z i 。 ii )对于积载因素相近、合理积载的件杂货,根据所装货物的体积,在下横轴找到相应点向上做垂线,交舱容曲线得A 点,过A 点做水平线交舱容中心距基线高度曲线得B 点,过B 点向上做垂线交上横轴得C 点,对应值即为该舱货物重心距基线高度Z i 。 ) 2.3()m (Z P KG i i ? *∑ =

第一性原理计算判断材料稳定性的几种方法

第一性原理计算判断材料稳定性的几种方法 当我们通过一些方法,如:人工设计、机器学习和结构搜索等,设计出一种新材料的时候,首先需要做的一件事情就是去判断这个材料是否稳定。如果这个材料不稳定,那么后续的性能分析就犹如空中楼阁。因此,判断材料是否稳定是材料设计领域中非常关键的一个环节。接下来,我们介绍几种通过第一性原理计算判断材料是否稳定的方法。 1.结合能 结合能是指原子由自由状态形成化合物所释放的能量,一般默认算出来能量越低越稳定。对于简单的二元化合物A m B n(A,B为该化合物中包含的两种元素,m,n为相应原子在化学式中的数目),其结合能可表示为: 其中E(A m B n)为化学式A m B n的能量,E(A)和E(B)分别为自由原子A和B的能量,E b越低,越稳定。 2.形成能 形成能是指由相应单质合成化合物所释放的能量。同样,对于二元化合物A m B n,其形成能可表示为: 其中E(A)和E(B)分别为对应单质A和B归一化后的能量。 用能量判断某一材料稳定性的时候,选择形成能可能更符合实际。因为实验合成某一材料的时候,我们一般使用其组成单质进行合成。如果想进一步判断该材料是处于稳态还是亚稳态,那

么需要用凸包图(convex hull)进行。如图1所示,计算已知稳态A x B y的形成能,构成凸包图(红色虚线),其横轴为B在化学式中所占比例,纵轴为形成能。通过比较考察化合物与红色虚线的相对位置,如果在红色虚线上方则其可能分解(如:图1 插图中的D,将分解为A和B)或处于亚稳态(D的声子谱没有虚频);如果在红色虚线下方(如:图1 插图中的C),则该化合物稳定。 图 1:凸包图用于判断亚稳态和稳态[[1]] 3.声子谱 声子谱是表示组成材料原子的集体振动模式。如果材料的原胞包含n个原子,那么声子谱总共有3n支,其中有3条声学支,3n-3条光学支。声学支表示原胞的整体振动,光学支表示原胞内原子间的相对振动。 计算出的声子谱有虚频,往往表示该材料不稳定。因为

深海平台完整稳性计算书

目录 1.主要参数 (2) 2.定义 (2) 3.计算依据 (2) 4.主要使用说明 (2) 5.重量重心估算 (3) 6.风倾力矩计算 (4) 7.进水点以及进水角 (10) 8.基本载况稳性总结表 (10) 9.静水力表 (10) 10.复原力矩计算 (11) 11.稳性校核 (12) 12.横摇周期和横摇角 (16)

1.主要参数 设计最大吃水................................11.32 m 最大排水量.................................198 t 整体抗风能力...............................14 级六边形边长..................................9 m 2.定义 1、单位定义 长度单位:米[m] 重量单位:吨[t] 角度单位:度[deg] 2、坐标轴定义 X轴:向右为正; Y轴:向首为正; Z轴:向上为正; 纵倾:向Y方向的倾斜; 横倾:向X方向的倾斜;

本计算书中的坐标定义见上图。以最底层垂荡板底面为基平面,以图中的Y轴为KL线。 3.计算依据: 本平台由潜入水中的浮筒、立柱下部、两层垂荡板以及撑杆提供浮力,立柱上部露出水面,为半潜状态。计算书参照中国船级社《海上移动平台入级规范》(2016)中对柱稳式平台的相关要求对本平台的稳性进行校核。 本计算书中的坐标系定义见上图。本平台结构几乎对称,结构剖面关于X轴的惯性矩比Y轴略大,X方向受风面积大。因此,Y轴方向的稳性较好。基于以上结论,本计算书对X轴方向的稳性进行校核。 4.主要使用说明 1)本计算书对本平台的作业工况及空载载况(吃水11.24m及10.99m)的稳性进行校核,实际运营时出现吃水超出此作业工况,则应重新核算稳性,确保运营中的安全。 5.重量重心估算 5.1结构重量:

仓容计算和稳性与浮态计算(内河货船)概要

仓容计算和稳性与浮态计算 仓容的计算我采用的是类似于横剖面面积曲线的方法,即利用面积曲线计算舱室 容积,与横剖面面积去线的不同之处是在于量取横剖面面积时是取自主甲板,以 #1为例,如下图所示 依次量取各站横剖面面积如下表 站号船尾0 1 2 3 4 5 6 面积 2.5800 2.5800 3.5141 4.9203 5.8495 6.2829 6.5368 6.7482 (m2) 站号7 8 9 10 11 12 13 14 面积 6.8666 6.9141 6.9323 6.9452 6.9452 6.9452 6.9077 6.8242 (m2) 站号15 16 17 18 18.5 19 19.5 20 面积 6.5894 6.0702 5.1625 4.0439 3.2694 2.2847 1.2210 0.3790 (m2) 依据表内数据绘制出仓容面积曲线如下图,则需要求那个舱的仓容只需要在仓容 面积曲线上对应的肋位上量取即可。 各舱仓容与形心

舱室面积肋位 甲板下 体积 甲板上体 积 总体积形心Xg 形心Zg 尾尖舱~#3 7.3770 0.0000 7.3770 -10.8260 1.1008 机舱#3~#11 23.173 9 0.0000 23.1739 -7.6295 0.8144 燃油舱#9~#11 6.4329 0.0000 1.3929 -6.7500 0.9310 第一货仓#11~#26 51.508 6 12.2400 63.7486 -1.9714 0.7076 第二货仓#26~#41 46.760 7 13.2600 60.0207 5.2341 0.7606 清水仓#41~#43 3.2700 0.0000 3.2700 9.7100 0.7700 艏尖舱#41~ 5.0483 0.0000 5.0483 10.0797 1.1473 7.3计算空船重心高度 空船重心高度估算参考母型船进行分项估算,见下表(排水量裕度对重心影响不计): 表7.3 空船重心数据表 空船重心数据表 重量估算重量(t) Zg(m) Xg(m) 钢料重量16.55 0.8375 -1.078125 舾装重量12.66 1.8125 -2.879791667 机电重量 5.75 0.73125 -9.195208333 总34.96 1.173099614 -3.065605811 7.4重量与重心计算 本船共计算满载出港与压载到港两种载况下的重心。 (1)满载出港 满载出港载况下,不加压载水,燃油、淡水按设计值计算,重量与重心计算见下表: 表7.4 满载出港重量与重心估算 满载出港重量与重心估算 项目重量(t)重心距船中(m)重心距中线(m)重心距基线(m)

计算方法算法的数值稳定性实验报告

专业 序号 姓名 日期 实验1算法的数值稳定性实验 【实验目的】 1.掌握用MATLAB 语言的编程训练,初步体验算法的软件实现; 2.通过对稳定算法和不稳定算法的结果分析、比较,深入理解算法的数值稳定性及其重要性。 【实验内容】 1.计算积分 ()dx a x x I n ?+=1 0)(n (n=0,1,2......,10) 其中a 为参数,分别对a=0.05及a=15按下列两种方案计算,列出其结果,并对其可靠性,说明原因。 2.方案一 用递推公式 n aI I n 11n + -=- (n=1,2,......,10) 递推初值可由积分直接得)1(0a a In I += 3. 方案二 用递推公式 )1(11-n n I a I n +-= (n=N,N-1,......,1) 根据估计式 ()()() 11111+<<++n a I n a n 当1n a +≥n 或 ()()n 1111≤<++n I n a 当1 n n a 0+<≤ 取递推初值为 ()()()()11212])1(1111[21N +++=++++≈N a a a N a N a I 当1 a +≥N N 或 ()()]1111[21N N a I N +++= 当1a 0+< ≤N N 计算中取N=13开始 【解】:手工分析怎样求解这题。 【计算机求解】:怎样设计程序?流程图?变量说明?能否将某算法设计成具有形式参数的函数形式? 【程序如下】: % myexp1_1.m --- 算法的数值稳定性实验 % 见 P11 实验课题(一) % function try_stable global n a N = 20; % 计算 N 个值 a =0.05;%或者a=15 % %--------------------------------------------

稳定性计算计算书

稳定性计算计算书 本计算书主要依据施工图纸及以下规范及参考文献编制:《塔式起重机设计规范》(GB/T13752-1992)、《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)、《建筑安全检查标准》(JGJ59-99)、《建筑施工计算手册》(江正荣编著)等编制。 一、塔吊有荷载时稳定性验算 塔吊有荷载时,计算简图: 塔吊有荷载时,稳定安全系数可按下式验算: 式中K1──塔吊有荷载时稳定安全系数,允许稳定安全系数最小取1.15; G──塔吊自重力(包括配重,压重),G=310.00(kN); c──塔吊重心至旋转中心的距离,c=1.50(m); h o──塔吊重心至支承平面距离, h o=6.00(m); b──塔吊旋转中心至倾覆边缘的距离,b=2.50(m); Q──最大工作荷载,Q=60.00(kN); g──重力加速度(m/s2),取9.81; v──起升速度,v=0.50(m/s); t──制动时间,t=20.00(s);

a──塔吊旋转中心至悬挂物重心的水平距离,a=15.00(m); W1──作用在塔吊上的风力,W1=4.00(kN); W2──作用在荷载上的风力,W2=0.30(kN); P1──自W1作用线至倾覆点的垂直距离,P1=8.00(m); P2──自W2作用线至倾覆点的垂直距离,P2=2.50(m); h──吊杆端部至支承平面的垂直距离,h=30.00m(m); n──塔吊的旋转速度,n=0.60(r/min); H──吊杆端部到重物最低位置时的重心距离,H=28.00(m); α──塔吊的倾斜角(轨道或道路的坡度),α=2.00(度)。 经过计算得到K1=1.506; 由于K1≥1.15,所以当塔吊有荷载时,稳定安全系数满足要求! 二、塔吊无荷载时稳定性验算 塔吊无荷载时,计算简图: 塔吊无荷载时,稳定安全系数可按下式验算: 式中K2──塔吊无荷载时稳定安全系数,允许稳定安全系数最小取1.15; G1──后倾覆点前面塔吊各部分的重力,G1=310.00(kN); c1──G1至旋转中心的距离,c1=3.00(m); b──塔吊旋转中心至倾覆边缘的距离,b=2.00(m);

边坡稳定性计算方法11111

一、边坡稳定性计算方法 在边坡稳定计算方法中,通常采用整体的极限平衡方法来进行分析。根据边坡不同破裂面形状而有不同的分析模式。边坡失稳的破裂面形状按土质和成因不同而不同,粗粒土或砂性土的破裂面多呈直线形;细粒土或粘性土的破裂面多为圆弧形;滑坡的滑动面为不规则的折线或圆弧状。这里将主要介绍边坡稳定性分析的基本原理以及在某些边界条件下边坡稳定的计算理论和方法。 (一)直线破裂面法 所谓直线破裂面是指边坡破坏时其破裂面近似平面,在断面近似直线。为了简 化计算这类边坡稳定性分析采用直线破裂面法。能形成直线破裂面的土类包括:均质砂 性土坡;透水的砂、砾、碎石土;主要由内摩擦角控制强度的填土。 图 9 - 1 为一砂性边坡示意图,坡高 H ,坡角β,土的容重为γ,抗 剪度指标为c、φ。如果倾角α的平面AC面为土坡破坏时的滑动面,则可分析 该滑动体的稳定性。 沿边坡长度方向截取一个单位长度作为平面问题分析。 图9-1 砂性边坡受力示意图已知滑体ABC重 W,滑面的倾角为α,显然,滑面 AC上由滑体的重量W= γ(Δ ABC)产生的下滑力T和由土的抗剪强度产生的抗滑力Tˊ分别为: T=W · sina 和 则此时边坡的稳定程度或安全系数可用抗滑力与下滑力来表示,即 为了保证土坡的稳定性,安全系数F s 值一般不小于 1.25 ,特殊情况下可允许减小到 1.15 。对于C=0 的砂性土坡或是指边坡,其安全系数表达式则变为 从上式可以看出,当α =β时,F s 值最小,说明边坡表面一层土最容易滑动,这时

当 F s =1时,β=φ,表明边坡处于极限平衡状态。此时β角称为休止角,也称安息角。 此外,山区顺层滑坡或坡积层沿着基岩面滑动现象一般也属于平面滑动类型。这类滑坡滑动面的深度与长度之比往往很小。当深长比小 于 0.1时,可以把它当作一个无限边坡进行分析。 图 9-2表示一无限边坡示意图,滑动面位置在坡面下H深度处。取一单位长度的滑动土条 进行分析,作用在滑动面上的剪应力为,在极限平衡状态时,破坏面上的 剪应力等于土的抗剪强度,即 得 式中N s =c/ γ H 称为稳定系数。通过稳定因数可以确定α和φ关系。当c=0 时,即无粘性 土。α =φ,与前述分析相同。 二圆弧条法 根据大量的观测表明,粘性土自然山坡、人工填筑或开挖的边坡在破坏时,破裂面的形状多呈近似的圆弧状。粘性土的抗剪强度包括摩擦强度和粘聚强度两个组成部分。由于粘聚力的存在,粘性土边坡不会像无粘性土坡一样沿坡面表面滑动。根据土体极限平衡理论,可以导出均质粘这坡的滑动面为对数螺线曲面,形状近似于圆柱面。因此,在工程设计中常假定滑动面为圆弧面。建立在这一假定上稳定分析方法称为圆弧滑动法和圆弧条分法。 1. 圆弧滑动法 1915 年瑞典彼得森( K.E.Petterson )用圆弧滑动法分析边坡的稳定性,以后该法在各国得到广泛应用,称为瑞典圆弧法。 图 9 - 3 表示一均质的粘性土坡。AC 为可能的滑动面,O为圆心,R 为半径。假定 边坡破坏时,滑体ABC在自重W 作用下,沿AC绕O 点整体转动。滑动面 AC 上的力 系有:促使边坡滑动的滑动力矩 M s =W · d ;抵抗边坡滑动的抗滑力矩,它应该包括由 粘聚力产生的抗滑力矩M r =c ·AC · R ,此外还应有由摩擦力所产生的抗滑力矩,这里 假定φ= 0 。边坡沿AC的安全系数F s 用作用在 AC面上的抗滑力矩和下滑力矩之比表 示,因此有 这就是整体圆弧滑动计算边坡稳定的公式,它只适用于φ= 0 的情况。 图9-3 边坡整体滑动 2. 瑞典条分法 前述圆弧滑动法中没有考虑滑面上摩擦力的作用,这是由于摩擦力在滑面的不同位置其方向和大小都在改变。为了将圆弧滑动法应用于φ> 0 的粘性土,在圆弧法分析粘性土坡稳定性的基础上,瑞典学者 Fellenius 提出了圆弧条分析法,也称瑞典条分法。条会法就是将滑动土体竖向分成若干土条,把土条当成刚塑体,分别求作用于各土条上的力对圆心的滑动力矩和抗滑力矩,然后按式( 9-5 )求土坡的稳定安全系数。 采用分条法计算边坡的安全系数F ,如图 9 - 4 所示,将滑动土体分成若干土条。土条的宽度越小,计算精度越高,为了避免计算过于繁

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