船体强度概论与船体受到的外力.
船舶强度
' MS M' 船舶在实际装载状态下静水弯矩 S ，根据下列近似公式计算：
2)船舶在实际装载状态下静水弯矩
(5-4) 式中：△o——空船重量，t； m ——空船重量的相当力臂，m：中机船 m = 0.2277 Lbp； 中后机船 m = 0.2353 Lbp； 尾机船 m = 0.2478 Lbp； Pi ——载荷(包括货物、压载、燃油、淡水、粮食等)的重量，t； Xi ——载荷重心距船中距离的绝对值，m； △——船舶在计算状态时的排水量，t； Ｃ——船体浮力的相当力臂系数，可根据船舶在计算状态的方形系数Ｃb 从规范中查 得。如表 5-3；Ｌbp 为船舶垂线间长，m。 公式（5-4）中，9.81（△0· m + ΣPiXi）为船舶的重量力矩；9.81△·Ｃ·Ｌbp 为船 体的浮力矩，该数值可在船舶资料中查取，如表 5-4。 表 5-3 C 值表
图 5-3 船舶的最大剪力与最大弯矩
由于弯矩作用使船舶产生两种变形： 1.中拱（Hogging） ：船体受正弯矩作用，中部上拱，这时船中部浮力大于重力，首、尾
部浮力小于重力，船舶上甲板受拉伸，船底受挤压。如图 5-4a 2.中垂（Sagging） ：船体受负弯矩作用，中部下垂，这时船中部重力大于浮力，首、尾 部重力小于浮力，船舶上甲板受挤压，船底受拉伸。如图 5-4b
第一节
船舶强度基本概念
船舶结构抵抗船体发生极限变形和损坏的能力称为船舶强度（Strength of ships） 。船舶 强度分为总强度（包括纵向强度，横向强度，扭转强度）和局部强度。从船舶积载角度来说， 主要考虑船舶的纵向强度和局部强度问题。 船舶强度是否满足要求， 取决于船体结构尺度的 正确选择和船上载荷分布的合理性。 对于已投入营运的船舶， 只能通过合理的载荷分布来改 善船舶的受力情况。因此，正确地使用船舶，合理地分布载荷，保证船舶积载满足船舶的强 度要求，对保证船舶安全运输和延长船舶的使用寿命都具有重要的现实意义。 一、纵向强度 船体结构抵抗总纵弯曲或破坏的能力称为船体纵向强度（Longitudinal strength） ，纵向 强度主要研究船体在外力作用下抵抗纵向弯曲、剪切和扭转的能力。当船舶正浮时，船舶总 的重力与总浮力大小相等，方向相反，作用在同一条垂直线上，即重力与浮力相平衡。如图 5-1 所示。
第七章 船舶强度分析
2、静水弯矩及静水切力法 LBP90m的船舶，通常只校核计算船中 剖面上的静水弯矩。
MS MS
90m<LBP 150m的船舶，通常需要校核 船中剖面上的静水弯矩和波浪弯矩。
MS MS
Mw Mw
LBP>150m的船舶，需要校核重要剖面的 剪力和弯矩。
M i .s M i .s
影响因素：装载排水量、船舶类型、 LBP、 计算状态时的方形系数Cb。
船舶各剖面实际剪力和弯矩的计算公式 （1）计算各剖面的重力和重力矩 （2）计算各剖面的浮力和浮力矩 （3）计算各剖面的实际剪力 （4）计算各剖面的实际弯矩
3、百分比校核法 目前的装载计算机对船舶总纵强度的校 核多采用主要剖面的实际剪力和弯矩与该 剖面的许用剪力和弯矩的比值是否超过 100％来确定纵强度是否满足要求。 一般分港内和海上两种状态校核。
M i .w M i .w N i . s N i . s N i .w N i .w
影响MS因素：营运时间长短、LBP、B、夏 季满载时的方形系数Cb(不得小于0.6)、剖 面模数Wd 。 船中剖面实际静水弯矩MS´的计算
1 M S 9.81 [(W H m Wm x Pi xi ) C LBP ] 2
海上货物运输
航海学院
货运教研室
第一篇 第七章 船舶强度 （Strength of ship）
强度定义及分类
总纵强度 局部强度 扭转强度
一、强度定义和分类
1、强度定义 船体结构抵御内外力作用的能力。 船舶结构抵抗船体发生变形或破坏的能力。 2、强度分类 纵强度 总强度 强度
注意 船舶处于有利和正常拱垂范围，可以开 航； 船舶处于极限拱垂范围，只能好天气开 航； 船舶处于危险拱垂范围，不能开航。
第四讲船体结构
2012-4-4
想一想：下面各图采用何种结构形式
船首
船尾
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船首
船尾
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三、典型船体结构 三、典型船体结构
学习思路： 不同船体部位：
中 剖 面
结构名称（中英文）
整 船
外板 船底结构 舷侧结构 甲板结构 舱壁结构 首尾端结构 上层建筑主肋骨：main frame 甲板间肋骨： tween-deck frame 强肋骨：web frame 中间肋骨： intermediate frame 舷侧纵桁：side stringer
横 骨 架 式 双 壳 舷 侧 结 构
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横骨架式舷侧结构特点
肋骨支撑舷侧外板，保证舷侧横向强度。 舷侧纵桁支撑主肋骨。 强肋骨用于减小舷侧纵桁的跨距从而减 小舷侧纵桁的腹板高度。因此，舷侧纵 桁遇强肋骨时，舷侧纵桁间断，强肋骨 连续。 力的传递： 外板－>主肋骨－>舷侧纵桁－>强 肋骨、舱壁－>甲板骨架、底部骨架
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2、两种布置形式的特点
o 纵骨架式：纵向布置骨材多，骨材参与船梁抵抗 纵向弯曲的有效面积大，提高了船梁的纵向抗弯 能力，增加了船体的总纵强度；在同样受力情况 下，板的厚度较横骨架式薄，结构重量轻。施工 比较麻烦。大型船舶一般采用纵骨架式结构 o 横骨架式：总纵强度差、横向强度比较强；同样 受力的情况下，需要的外板和甲板的厚度大，结 构重量较大；施工较方便，建造成本比较低。一 般应用与中小型船舶中。
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4、纵骨架式双底
内底板
内底纵骨 水密肋板
主肋板
船底纵骨
船体基本结构(1).
8
船 舶 概 论
舷顶列板 S
舷顶列板 甲板
舷侧外板
K
舭列板 张 远 双
平板龙骨
船底板
舭列板
在船底中心线处的一列板称为K列板（平板龙骨），由船底 向舷侧过渡的各列板依次称为A列板、B列板、C列板……，到 了舷侧顶部最上面的一列板称为S列板（舷顶列板）。I、O、Q 三字母不用。
9
船 舶 概 论
三、甲板的有关概念
一、横骨架式舷侧结构
横骨架式舷侧结构根据肋骨的设置方式可分为： 张 远 双 1、单一肋骨形式；
2、由强肋骨、舷侧纵桁与主肋骨组成的形式；
3、双层舷侧结构的形式。
19
船 舶 概 论
1、单一肋骨形式 为了避免高腹板的舷侧构件占 去过多的舱容，货舱区域的舷侧 全部采用尺寸相同的肋骨。这种 肋骨称为主肋骨。 1：主肋骨；
张 远 双
五、甲板板的作用
与外板和舱壁板共同构成舱室。 上甲板为船体的水密顶板。 参与保证船体的总纵强度和局部强度。
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第三部分 船底结构
船 舶 概 论
船底是船舶的基础，船底结构的分类： 1、按层数分为：单底和双层底。
2、按骨架形式分为：横骨架式和纵骨架式。
一、横骨架式单底结构
张 远 双
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船 什么是纵向构件和横向构件？
张 远 双
4
试结合某散货船的典型横剖面，说明其甲板、舷侧和船底等板架 的骨架形式。
船 舶 概 论
注意：骨架形式是针对板架而言的！
张 远 双
5
船 舶 概 论
小结： 钢质船体是由板架结构构成的坚固的空心水密建筑物。 整个船体可划分为许多板架结构： 甲板板架 舷侧板架 舱壁板架 船底板架 舷侧板架
船舶的强度和结构.
• 2、纵骨架式单层底结构主要由内龙骨、船底纵骨、肋板
等组成。
• 3、横骨架式双层底结构
• 4、纵骨架式双层底结构
四、舷侧结构 • 组成：舷侧外板+舷侧骨架
• 1、横骨架式舷侧结构：横骨架式舷侧结构的主要优点是
制造方便，横向强度好，适用于内河船和一般货船。
（二）甲板板
• 作用：保证顶部水密、保证船体总纵强度和横向强度。一
• • •
般上层连续甲板（上甲板）均为强力甲板。 强力甲板中：船中0.4L区域内和甲板边板厚度最大。 舱口之间的甲板板厚度最小，原因是不连续而不能参与总 纵弯曲。 甲板开口处的加强：容易产生应力集中。
（三）船底结构
• 横骨架式的单层底结构主要由肋板、中内龙骨和旁内龙骨组成，主要
中拱弯曲：当波峰处在船中时，变形趋势使船体中部突起，两端下垂， 称为中拱弯曲。 中垂弯曲：当波谷处在船中时，变化趋势使船体中部下垂，两端上翘， 称为中垂弯曲。
（二）横向强度、局部强度和扭转强度
• 1、横向强度 • 概念：船体结构抵抗横向作用 • • •
力的能力。 横向强度承担主体：肋骨框架+ 横舱壁+相连的外板和甲板板等 肋骨框架=横梁+肋骨+肋板 受力来源：舷外水压力（浮 力）、货物重力、机器设备重 力等。
• （七）船首结构
• （八）船尾端结构
中点。 • 作用：支撑甲板和平台，加强货舱开口。 • 材料：大多是空心钢管，也有采用组合型 钢。 • “规范”规定油船内不得选用管形支柱或 空心矩形支柱。
2、舷墙及栏杆
• 作用：不参与总纵弯曲（，除首尾端外，舷墙结构一般不
与船体的甲板或舷顶列板紧密连接），减少甲板上浪，保 障人员安全，防止甲板货物及物品入水。高度不小于1米。
船舶强度
1.船体强度是船舶抵抗内外作用力的能力，船舶强度分为总纵强度、横向强度、局部强度和扭转
强度。
其中总纵强度是指船体在整个船长方向上抵抗内外作用力的能力。
2.中垂变形是指中部下垂而首尾两端上翘的一种变形。
由于船体的中部浮力小而首尾两
端浮力大，重力在中部大而首尾小的原因使得船体中垂或中拱变形。
3.承受弯矩和剪力可能致使船体遭受变形和破坏。
最大的弯矩常发生在船中、最大的剪力常等
发生在离船中的1/2 处。
4.纵向构件布置的密，横向构件布置的疏的骨架型式是纵骨架式双层底结构形式。
杂货船常
采用横骨架式单底.式结构。
5.外板的作用有保证船体的密封性；承担船体总纵弯曲强度、横强度、局部强度；承担舷
外水压力、波浪冲击力、坞墩的反作用力、外界的碰撞、挤压和搁浅。
甲板板的板厚是船中比首尾厚的原因是船舶最大总纵弯曲力矩都是作业在船中0.4L船长区段内。
双层底的作用有万一船底破损，内底板可以制止海水浸入舱内，保证船舶和货物安全；增强船底强度；可储存燃料、淡水，空船时装压载水，有效利用空间，并且降低船的重心，增加船舶稳性。
6.肋板是设在双层底内肋位上的横向构件。
中内龙骨是设在中线面上并焊接在平板龙骨
上的纵向连续构件。
实肋板上开孔是为了通空气、水等。
7.仔细看书中图7-7，图7-8，熟识船体常见构件的名称位置和作用。
第六章 船体强度
第六章船体强度第一节船体纵向强度一．总纵强度概述船舶漂浮于水上，从刚体力学角度讲，船舶的重力与浮力相等，总体上平衡。
但是，船舶的重力与浮力沿纵向长度分布不一定处处相等。
从材料力学角度讲，这正是产生船体结构内力总纵弯矩和剪力的根源。
1.作用于船体上的外力总纵弯曲变形有中拱和中垂两种：(i) 中拱船体首尾处重量分布大于浮力分布，而船中处正好相反，船体发生船中上拱，首尾下垂的总纵弯曲变形，称为中拱。
(ii)中垂船体首尾处重量分布小于浮力分布，而船中处正好相反，船体发生船中下垂，首尾上翘的总纵弯曲变形，称为中垂。
2．波浪中载荷分布设船舶在平水中均匀装载，当船舶处于波浪上且航向与波向同向或反向时，船舶也会交替出现中拱和中垂两种总纵弯曲变形。
如果船舶在静水中的重量分布与浮力分布不一致，那么在波浪中船舶总纵弯曲变形将更加严重。
3．最大切力Nm 与最大弯矩Mm的一般位置不论是中拱或中垂，最大弯矩Mm 和最大剪力Nm的位置一般不变：最大弯矩Mm的一般位置通常在船中0.4L区间。
最大剪力Nm的一般位置通常在距船首尾L/4处。
4．船体受拉压中拱时船体所受弯矩为正，上甲板受拉，船底板受压；中垂时船体所受弯矩为负，上甲板受压，船底板受拉。
二．船舶总纵强度校核1．纵向强度详算法（1）许用切力和许用弯矩为使船舶具有足够的总纵强度，船舶设计部门根据各个剖面的结构和材料，按我国1996年《钢质海船入级与建造规范》要求，给出船舶各个剖面（肋位）的许用切力和许用弯矩，供船舶营运装载货物时校核总纵强度之用。
（2）校核方法校核时，一般使用随船舶资料提供的计算表格按步骤计算各剖面上的静水切力和静水弯矩，并与资料中的许用切力和许用弯矩相比较。
计算过程比较麻烦，通常借助计算机或配载仪来校核。
如果静水切力和静水弯矩在港内和海上的正负两个方向的许用切力和许用弯矩的范围之内，则说明该装载状态下，船体结构无论在港内和海上，都是安全的。
2．纵向强度估算法（1）依据估算法的依据认为，如果船体中弯矩最大的剖面满足纵向强度要求，则整个船体都满足纵向强度要求。
船体强度与结构设计复习材料
船体强度与结构设计复习材料绪论1。
船体强度：是研究船体结构安全性的科学.2。
结构设计的基本任务：选择合适的结构材料和结构型式，决定全部构建的尺寸和连接方式,在保证具有充足的强度和安全性等要求下，使结构具有最佳的技术经济性能.3。
全船设计过程:分为初步设计、详细设计、生产设计三个阶段。
4.结构设计应考虑的方面：①安全性;②营运适合性;③船舶的整体配合性；④耐久性；⑤工艺性;⑥经济性。
5.极限状态：是指在一个或几个载荷的作用下，一个结构或一个构件已失去了它应起的各种作用中任何一种作用的状态.第一章引起船体梁总纵弯曲的外力计算1.船体梁：在船体总纵强度计算中,通常将船体理想化为一变断面的空心薄壁梁。
2.总纵弯曲:船体梁在外力作用下沿其纵向铅垂面内所发生的弯曲。
3.总纵强度：船体梁抵抗总纵弯曲的能力。
4.引起船体梁总纵弯曲的主要外力：重力与浮力。
5.船体梁所受到的剪力和弯矩的计算步骤：①计算重量分布曲线平p(x)；②计算静水浮力曲线bs（x)；③计算静水载荷曲线qs(x）=p（x)-bs(x）；④计算静水剪力及弯矩：对③积分、二重积分;⑤计算静波浪剪力及弯矩：⑥计算总纵剪力及弯矩：④+⑤。
6.重量的分类：①按变动情况来分：不变重量（空船重量)、变动重量(装载重量）；②按分布情况来分：总体性重量（沿船体梁全场分布）、局部性重量(沿船长某一区段分布)。
7.静力等效原则:①保持重量的大小不变；②保持重心的纵向坐标不变；③近似分布曲线的范围与该项重量的实际分布范围相同或大体相同。
8.浮力曲线：船舶在某一装载情况下，描述浮力沿船长分布状况的曲线.9.载荷曲线：在某一计算状态下，描述引起船体梁总纵弯曲的载荷沿船长分布状况的曲线。
10.载荷、剪力和弯矩之间的关系:①零载荷点与剪力的极值相对应、零剪力点与弯矩的极值相对应；②载荷在船中前后大致相等，故剪力曲线大致是反对成的，零点靠近船中，在首尾端约船长的1/4处具有最大正、负值;③两端的剪力为零，弯矩曲线在两端的斜率为零(与坐标轴相切）。
船舶知识考题3p
1.船舶排水量是指船舶自由漂浮在水中排开的同体积的水重量。
2.船舶吨位是表示船舶内部容积大小的量度。
船舶吨位又称登记吨位，因为它是丈量船舶容积计算而得，分总吨位（GT）和净吨位（NT）。
3.为了保障船舶安全，必须在满载水线以上保留一部分水密空间提供浮力作为备用，即储备浮力。
储备浮力的大小一般由干舷高度的大小来衡量。
它是指重载水线量到干舷甲板上边缘的垂直距离。
4.米制水尺用阿拉伯数字标绘，每个数字的高度为10cm，上下两数字的间距也是10cm，并以数字下缘为准。
5.船舶的浮性、稳性、抗沉性、快速性和操纵性是船舶的主要航海性能。
6.操纵性是指船舶保持或改变航向航速和位置的性能。
其中船舶的长宽比越小，它的旋回圈越小。
7.船体强度是指船体结构抵抗各种外力作用的能力。
根据作用于船体上力的性质和为了计算上的方便，将船体强度分为总纵弯曲强度（即称为纵向强度）、横向强度、局部强度和扭转强度。
8.冲程是从发出停车令到船完全停住所向前航行的距离。
分停车冲程和倒车冲程。
9.《长江口深水航道管理办法》：挖泥船在非下耙作业时与他船相会，应当遵守有关避让规定，并应当在长兴高潮前3h至长兴高潮时停止工作让出深水航道。
10.《长江口深水航道管理办法》：当深水航道水域视程＜1000m时，未进入交通管制区的船舶禁止驶入交通管制区，已进入交通管制区的船舶应谨慎航行，并及时与吴淞交通管制中心保持联系。
1.按照《避碰规则》，下列哪一条船不属于操纵能力受到限制的船：①大型散货船、②拖带船、③测量船、④挖泥船在抛泥。
2.《长江口深水航道通航安全管理办法》规定：“长江口深水航道及其南北两侧可航水域为交通管制区”。
并在“为交通管制时间。
”①长兴高潮前3小时至高潮前1小时、②长兴高潮前5小时至高潮前1小时、③横沙高潮前5小时至高潮前1小时、④横沙高潮前3小时至高潮前1小时、3.顺水挖泥的好处很多，下列哪一项是错的：①降低能耗、②有风险、③容易上线、④提高浓度。
船体强度概念(船舶管理课件)
1．船体发生总纵弯曲的原因 船舶漂浮在静水中受到的外力有整个船舶的重力和水 对船的浮力。整个船舶的总重力与总浮力总是平衡的。 但在船体长度的每一段上其重力与浮力是不平衡的，这 是因为船舶的重力沿船长分布的规律与浮力沿船长分布 的规律不一致的缘故。其结果造成船体沿船长方向上的 弯曲变形，这种弯曲称为纵向弯曲，船舶抵抗纵向弯曲 和损坏的能力称为船体纵向强度。
任务三 船体强度概念 三、 局部强度
船舶局部强度是指船体结构抵抗局部外力作用的能力。
使船体局部产生弯曲变形的力有：
航行时船首底部受到波浪的砰击力、 船舷板受到码头的挤压与碰撞力、机 舱与船尾部受到机器与螺旋桨的振动 力、桅及机器设备对船体结构的局部 作用力、以及触礁、搁浅时产生的作 用力等
任务三 船体强度概念
一、总纵弯曲强度
2．船体总纵弯曲力矩和剪力的分布 （1）由于船舶浮在水上，首尾两端无支持是自由的，所以在船 的首尾两端的弯曲力矩和剪力总是等于零。 （2）总纵弯曲力矩值，从首尾两端向船中逐渐增大，最大的弯 曲力矩一般位于船中0.4L船长范围内。 （3）最大的剪力位于距首尾两端大约1/4船长附近。 （4）根据梁的弯曲理论可知，最大弯曲力矩处其剪力值等于零。 （5）对于营运的船舶来讲，船体的几何形状和大小是一定的。 船舶可能遇到的最不均匀的重力分布的装载状态和可能遇到的 最不均匀的浮力分布的波浪也应是一定的。因此，每一条船舶 就有一个可以确定的最大弯曲力矩值和剪力值。
任务三 船体强度概念
二、 横向强度与扭转强度
船舶横向强度是指船体结构抵抗横向变形的能力。 当船体受到舷外水的压力作用与舱内货物、机器设备等的压力 作用不均匀时，甲板、船底和舷侧结构会在船体横向断面内发 生凹变形。
任务三 船体强度概念
船体强度
一、名词解释1. 总纵弯曲：船体梁（将船体理想化为一变断面的空心薄壁梁，简称船体梁）在外力作用下沿其纵向铅垂面内所发生的弯曲。
2. 总纵强度：船体梁抵抗总纵弯曲的能力。
3. 重量曲线：船舶在某一计算状态下，描述全船重量沿船长分布状况的曲线。
4. 浮力曲线：船舶在某一装载情况下，描述浮力沿船长分布状况的曲线。
5. 载荷曲线：在某一计算状态下，描述引起船体梁总纵弯曲的载荷沿船长分布状况的曲线。
6. 静水弯矩曲线：船体梁在静水中所受到的弯矩沿船长分布状况的曲线。
7. 计算状态：在总纵强度计算中为确定最大弯矩所选取的船舶典型装载状态；一般包括满载、压载、空载等和按照装载方案可能出现的最不利以及其它正常营运时可能出现的更不利的装载状态。
8. 坦谷波：剖面是坦谷曲线的二维波，即波峰陡峭，波谷平坦，波浪轴线上下的剖面积不相等的波。
9. 船体剖面模数：Z I W ，I 计算剖面对水平中和轴的惯性矩，Z 为所求应力点至水平中和轴的垂直距离。
表征船体结构抵抗弯曲变形能力的一种几何特性，也可以用来衡量船体总纵强度10. 纵向强力构件：纵向连续并能有效地传递总纵弯曲应力的构件。
11. 临界应力：材料在力的作用由弹性变形区进入塑性变形区，该点处的应力称为屈服应力或临界应力。
（感谢度娘）12. 波浪附加弯矩：由波浪产生的附加浮力引起的弯矩。
13. 许用应力：在结构设计预计的各种工况下，船体结构构件所容许承受的最大应力值。
14. 安全系数：考虑强度计算中的许多不确定性，为保证设计结构必要的安全度而引入的强度储备。
15. 极限弯矩：在船体剖面内离中和轴最远点的刚性构件中引起的应力达到结构材料屈服极限（受拉时）或构件的临界应力（受压时）的总纵弯曲力矩。
16. 带板：为估算骨架的承载能力，作为骨架的组成部分来计算骨架梁的剖面积、惯性矩和剖面模数等几何要素的那部分钢板叫做带板。
17. 波浪扭矩：船舶航行方向和波浪前进方向之间有一角度时产生的扭矩。
船舶结构力学
第一章：绪论1由于船舶经常在航行状态下工作，它所受到的外力是相当复杂的。
这些外力包括船的各种载重（静载荷）、水压力、冲击力、以及运动所产生的惯性力（动载荷)等。
为了保证船舶在各种受力下都能正常工作，船舶具有一定的强度。
所谓具有一定的强度是指船体结构在正常使用的过程中和一定的年限内具有不破坏或不发生过大变形的能力。
2船体强度包括中拱状态、总纵强度、局部强度、扭转强度问题、应力集中问题、低周期疲劳。
3把船舶整体当做空心薄壁梁计算出来的强度就成为船体的总纵强度。
局部强度是指船体的横向构件（如横梁、肋骨、及肋板等）一集船体的局部构建（如船底板、底纵衍等）在局部载荷作用下的强度。
4船体强度所研究的问题通常包括外力，结构在外力作用下的响应，及内力与变形，以及许用应力的确定等一系列问题。
船舶结构力学只研究船体结构的静力响应，及内力与变形，以及受压结构的稳定性问题，因此，船舶结构力学的首要任务是阐明结构力学的基本原理与方法，即阐明经典的方法、位移法及能量原理。
5船舶设计与制造是一个综合性很强的行业。
学习本课程不要仅仅满足于会计算船体结构中一些典型构件（如连续梁、钢架、板架、板）还应学会解决一般工程结构的计算问题。
6船体结构是由板和骨架等构件组成的空间复杂结构，在进行结构计算之前需要对实际的船体结构加以简化。
简化后的结构图形称为实际结构的理想化图形或计算图形（又称计算模型或力学模型等）7结构的计算图形是根据实际结构的受力特征，构建之间的相互影响，计算精度的要求以及所采用的计算方法，计算工具等因素确定的。
因此，对于同一个实际结构，基于不同的考虑就会得出不同的计算图形，对于同一个实际结构，其计算图形不是唯一的，一成不变的。
8首先是船体结构中的板，板是船体的纵、横骨架相连接的，且通常被纵、横骨架划分成许多矩形的板格。
9其次是船体结构中的骨架，船体结构中的骨架无外乎是横向构件—横梁、肋骨、肋板和纵向构件—纵桁、纵骨等，它们大都是细长的型钢或组合型材，故称为“杆件”或简称为“杆”。
船舶结构的稳定性与强度分析
船舶结构的稳定性与强度分析船舶的稳定性和强度是设计和运营船舶时必须重视的重要方面。
稳定性关乎船舶在各种海况下的平稳性和安全性，而强度则决定了船舶在面对外部力量时的抗击能力。
因此，对船舶结构的稳定性和强度进行深入的分析至关重要。
稳定性分析是通过计算船舶在不同条件下的倾覆力矩和还原力矩来确定船舶的稳定性。
这个过程通常被分为两个主要方面的考虑：初稳性和稳性保证。
初稳性是指在船舶水线以下的概念高度中，船舶的初始倾斜能力。
稳性保证则是指船舶在各种倾斜状态下，特别是在考虑到货物分布和燃油分布时，仍然能够保持稳定的能力。
初稳性通常通过以下公式进行计算：GZ = GM × sinθ，其中GZ表示初始倾斜力矩，GM表示重心距离，θ表示初始角度。
重心距离可以通过船舶的几何形状和结构设计参数来计算。
稳性保证则需要进行更加详细的分析，涉及到船舶的稳性曲线、初始稳性杠杆曲线等参数的计算。
强度分析与船舶结构的材料和设计有关，涉及到船舶的各个部件，如船体、船舱、船舶设备等的强度和抗力。
分析船舶结构的强度需要考虑到各种可能的负载情况，如重货物、船舶自身的重量、海浪和风力的作用等。
同时，还需要考虑到各个部件的强度和变形的关系，确保船舶在运营过程中不会因为超负荷或者外部力量而发生断裂或崩塌。
强度分析还包括对船舶的疲劳强度的考虑。
船舶在长期运营中会受到重复循环负载的作用，这就需要对船舶的疲劳性能进行分析和评估。
通过疲劳强度分析，可以确定船舶在使用寿命内能够承受的循环负载次数，并制定相应的维护计划，确保船舶在运营过程中的安全性和可靠性。
总之，船舶结构的稳定性和强度分析是确保船舶在设计和运营过程中的安全性和可靠性的重要环节。
通过对船舶的稳定性和强度进行深入的分析，可以为设计师和船东提供有关船舶结构合理性、载荷限制和维护计划等方面的基础数据，为船舶行业的可持续发展提供保障。
（字数：554字）。
重量曲线和浮力曲线
a 4b c 6
L 9
a
c
108xg 7L
a LW bWL
cWL
xg
首
尾
解: 如图所示作辅助线 依力矩平衡可得
1 2
(a
c) W L
L 3
(2L 9
L) 6
W
xg
21
L(a
c)( 9
) 6
6xg
L(a
c)
6xg
18 7
108 7
xg
最后化简为:
a
c
108 7
xg
又由静力平衡可得:
1 W (a b) L 1 W (b c) L W b L W
项目二 船体强度计算基本知识
2-1 船体强度概论与船体受到的外力 §2-2 船体梁的受力与变形 §2-3 重量曲线和浮力曲线 §2-4 船体静波浪剪力和弯矩的计算 §2-5 船体总剪力和弯矩计算实例 §2-6 钢质船舶的总纵强度计算 §2-7 剖面几何性质
§2-3 重量曲线和浮力曲线
本次课学习目标:
P(0.5
a) L
/
L
（二）分布在三个理论站距内的重量
应用静力等效原则，分三种情况进行讨论: 【根据静力等效原则，只能列出二个方程式，所以应该先分到两个最恰当的理
论站距内，视具体情况再进一步分。】
（二）分布在三个理论站距内的重量
① ④
应用静力等效原则，应分三种情况进行②讨论: 【根据静力等效原则，只能列出二个方程式，所以应该先分到两个最恰当的③理
因此有等式（2）存在: L L
P1 2 P2 2
……（２）
P1
L 2
P2
L 2
P
a
由上可得:
船体强度概论与船体受到的外力讲解
2）局部性载荷：对船舶局部结构、构件等的变形有影响，如，
机器振动、海损时的水压力等
3）二者兼有：货物、油、水、舷外水压力
3. 按载荷的时间效应可以分为：
1）不变载荷：指在作用时间内不发生变化（大小、方向、作
用点）
如静水压力，货物压力等---可用于静力分析
2）静变载荷（准静态载荷）：指载荷变化的最小周期
结构动力学的研究方向有：结构模态、动力响应、 爆炸、冲击、疲劳强度等等。 与流体动力学的结合：流--固耦合问题，有可能解决 波浪载荷的更精确的模拟。
b. 或者确定结构的最大承载力，即确定容许载 荷或极限载荷的问题 称为结构的极限状态分析（亦称求载荷效 应的极限值）
极限载荷是使结构破坏时的载荷（即失效，失去结 构应起的各种作用中的任何一种作用）。
一、船体强度计算的内容，几个基本概念
船体强度的研究涉及多个学科领域，分散于多个课程， 但都必然涵盖以下内容：
1）外力问题 确定作用在船体或各个结构上的载荷的大
小、性质、特征等，在研究时对外力如何进行合 理抽象，如何精确地描述外力，如何减小仿真误 差。
2）内力问题：有两类
a.当载荷已知时，如何确定结构构件任意剖面中 的应力与变形——即结构的响应分析，包括静 力响应与动力响应 （亦称载荷效应分析）；
挠度过大要影响主机和轴系的运转。 营运船的挠度值要≦1/1000L。20m的船，按衡
准小于20mm。
4.船体的总纵稳定性：
指船在总纵弯矩作用下保持其原有平衡状态的能 力。甲板、舷侧以及舱壁等在外力作用下都有 可能引起失稳。
5、规范对FRP船的要求
1. 总纵强度：在我们设计建造FRP船时，以L/D来判定 是否进行总纵强度校核。如内规中，L≦15m的FRP 船，L/D＜14，而且结构满足规范要求就免除了；而 当L/D≥14，就要校核总纵强度。
船体强度概念
•船体强度：船体结构在正常使用过程中和一定使用年限中具有不被破坏或不发生过大变形的能力。
•总纵强度：船体梁抵抗总纵弯曲的能力。
•总纵弯曲：船体梁在外力作用下沿其纵向铅垂面内所发生的弯曲。
•船体梁：将船体理想化为一变断面空心薄壁梁•比较强度：以预先规定某一计算载荷为基础，利用结构剖面中的计算应力与许用应力相比较检验所得到的强度。
•总强度：把船体看成一根漂浮的空心薄壁梁，从整体上研究其变形破坏规律和抵抗破坏的能力。
•局部强度：从局部上研究其变形规律和抵抗破坏的能力。
•重量曲线：船舶在某一计算状态下，描述船舶重量沿船长分布状况的曲线。
•浮力曲线：船舶在某一装载情况下，描述浮力沿船长分布状况的曲线。
•载荷曲线：船舶在某一计算状态下，描述船体梁总纵弯曲载荷沿船长分布状况的曲线。
•静水剪力，弯矩曲线：船体梁在静水中所受到剪力和弯矩沿船长方向分布曲线。
•中拱：船体梁发生中部向上拱起，首尾端向下垂的弯曲状态。
•中垂：船体梁发生中部向下垂，首尾两端向上翘起的弯曲状态。
•波浪三要素：波形，波长，波高•不封闭修正：用一根直线吧剪力曲线和弯矩曲线封闭起来，并对个理论站点的剪力和弯矩按照线性关系进行修正•Smith修正：波峰处，水质点受到离心力与重力方向相反，故相当与水的密度减小，而在波谷处，水质点受到离心力与重力方向相同，故相当与水的密度增大，因而导致波峰处的实际压力小于静水压力，而波谷处则大于静水压力，结果使浮力曲线趋于平缓，这种记及波浪水质点运动所产生惯性力的影响，即考虑波浪水压力影响对浮力曲线所做的修正，称为Smith修正。
•影响静水弯矩主要因素：船体绕度，货物分布。
•影响静波浪弯矩主要因素：船型，波浪要素，波浪与船舶相对位置。
•浮态：船舶漂浮在睡眠上的姿态。
分为：正浮，横倾，纵倾，横倾加纵倾。
•标准计算方法：1将船舶静置与波浪上，即假象波浪以波速在波浪传播方向上航行，船舶与波浪处于相对静止。
2以二维坦谷波作为标准波形，计算波长等于船长，计算波高按照有关规范或强度标准选取•计算状态：在总纵强度计算中为确定最大弯矩所选取的船舶典型装载状态，一般包括满载，压载，空载等和按装载方案可能出现的最不利以及其他正常营运时可能出现的更为不利的装载状况。
《船体强度与结构设计》课程标准
《船体强度与结构设计》课程标准课程名称：船体强度与结构设计课程标准适用专业：船舶工程技术专业1.课程的性质船体强度与结构设计是船舶工程技术专业的一门专业课程，也是学生基本职业岗位专业能力的拓展课程。
其功能与教学目的是使学生对船体强度计算及船体结构设计有深的认识与理解，使学生具备参与船舶设计的专业技能，它要以高等数学、机械工程基础、船体识图与制图、船舶性能计算、船舶总体设计等课程的学习为基础。
2.课程的设计思路1、本课程是以“船舶工程技术专业工作任务与职业能力分析表”中的“船舶质量管理及生产组织、现场管理”工作项目设置的。
其总体设计思路是，根据对船舶工程技术专业所对应的岗位群进行任务和职业能力分析，以船舶设计工作过程所需要的岗位职业能力为依据，以船舶结构设计实际工作过程为导向，以船体强度计算与结构设计的专业知识学习领域工作任务为课程主线进行课程设计。
教学内容以应用为目标、以能力为中心来设计。
根据学生的认知规律与技能特点，打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式，转变为以工作任务为中心组织课程内容，采用典型案例来展现教学内容，通过学习领域、知识点、技能点典型案例分析与讲解等工作项目来组织教学，让学生在完成具体项目过程中学会完成相应工作任务，并构建相关理论知识，发展职业能力。
课程内容设计则突出对学生职业能力的训练，理论知识的选取紧紧围绕工作任务完成的需要来进行，同时又充分考虑了高等职业教育对理论知识学习的需要，坚持以能力为中心、以学生为主体的原则来设计课堂教学，将能力培养贯穿于课程教学之中。
课程建设坚持以专业知识学习领域工作任务为主线，坚持实践为重、理论够用的原则；课程教学中首先坚持理论来自于实践的原则，教学实例来自工程实践，实例项目设计以实际的船体强度计算与结构设计任务为载体来进行，以增强知识点的实践性，激发学生的学习兴趣。
教学过程中充分开发学习资源，给学生提供丰富的实践机会。
教学效果评价采取过程评价与结果评价相结合的方式，通过理论与实践相结合，重点评价学生的职业能力。
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2.局部强度：
构件、节点、局部结构
3. 船体挠度及其组成：
在外力作用下，船体可产生的总纵变形量称为 船体挠度。 船体挠度的组成： ①总纵弯距产生的挠度。 ②剪力产生的挠度。 ③甲板和水下船体温差产生的挠度。
主要的是①，后两者均较小。
船的挠度并不像强度那样重要。但对强度高的 轻质船，特别是L/D很大的船要引起注意。 挠度过大要影响主机和轴系的运转。 营运船的挠度值要≦1/1000L。20m的船，按衡 准小于20mm。
项目二 船体强度计算基本知识
2-1 船体强度概论与船体受到的外力 §2-2 船体梁的受力与变形 §2-3 重量曲线和浮力曲线 §2-4 船体静波浪剪力和弯矩的计算 §2-5 船体总剪力和弯矩计算实例 §2-6 钢质船舶的总纵强度计算 §2-7 剖面几何性质
项目二 船体强度计算基本知识
2-1 船体强度概论与船体受到的外力 要求掌握： 1. 结构设计的任务和三个阶段 2. 船舶结构设计需要考虑的6个因素 3. 规范法设计的一般步骤，主要图纸及技术文件 4. 选用船舶建造规范的要点 5. 结构布置的一般原则
如砰击、碰撞、爆炸、冲击等力学行为（由结构动力学、
非线性力学、爆炸和冲击力学、粘弹性力学等力学分支及其交叉 来研究）
在学者和研究人员的共同努力下，部分力学现象已 经可以实现计算机仿真，如碰撞、爆炸、冲击等可以 由Ls-Dyna、Abquas等软件来模拟。
用点） 如静水压力，货物压力等---可用于静力分析
2）静变载荷（准静态载荷）：指载荷变化的最小周期
Tmin<N*Ts(结构固有振动周期的多倍)，如波浪载荷（目前需 要用概率理论和随机过程理论来研究），液体货物的晃荡（研究 进展），甲板上浪，下水载荷等
一般，N由结构动力学分析来确定。
3）动变载荷：指载荷变化的最小周期Tmin
３）对强度检验标准的研究： 如何确定合适的强度标准，并将 其作为一种通用的设计准则。 4）船舶强度条件的计算和检验：
各部分内容的关系：
外力 结构响应[极限状态分析】 判断是否符合强度标准
二、船体强度计算的处理方法
通常将船体强度划分为总强度和局部强度两个 方面来研究。
1. 总强度：
船体梁：把船体当作一根漂浮的空心薄壁梁，从整体上研究其变形 规律和抵抗破坏的能力。 船体梁的总纵弯曲和扭转：
一、船体强度计算的内容，几个基本概念
船体强度的研究涉及多个学科领域，分散于多个课程， 但都必然涵盖以下内容：
1）外力问题 确定作用在船体或各个结构上的载荷的大 小、性质、特征等，在研究时对外力如何进行合 理抽象，如何精确地描述外力，如何减小仿真误 差。
2）内力问题：有两类
a.当载荷已知时，如何确定结构构件任意剖面中 的应力与变形——即结构的响应分析，包括静 力响应与动力响应 （亦称载荷效应分析）；
4.船体的总纵稳定性：
指船在总纵弯矩作用下保持其原有平衡状态的能 力。甲板、舷侧以及舱壁等在外力作用下都有 可能引起失稳。
5、规范对FRP船的要求
1.
2.
3.
总纵强度：在我们设计建造FRP船时，以L/D来判定 是否进行总纵强度校核。如内规中，L≦15m的FRP 船，L/D＜14，而且结构满足规范要求就免除了；而 当L/D≥14，就要校核总纵强度。 船的刚度：规范要求FRP船的中剖面惯性矩应满足规 范要求。 船的结构稳定性：规范要求对夹层结构的FRP船，应 对承受压力的夹层面板进行稳定性校核。
三、作用在船体结构上的载荷（**分类）
1. 对载荷ห้องสมุดไป่ตู้类的原因：
2. 按对结构的影响范围： 1）总体性载荷：对船舶整体变形有影响，如总纵弯曲力矩、
剪力，纵向扭矩等
2）局部性载荷：对船舶局部结构、构件等的变形有影响，如，
机器振动、海损时的水压力等
3）二者兼有：货物、油、水、舷外水压力
3. 按载荷的时间效应可以分为： 1）不变载荷：指在作用时间内不发生变化（大小、方向、作
结构动力学的研究方向有：结构模态、动力响应、 爆炸、冲击、疲劳强度等等。 与流体动力学的结合：流--固耦合问题，有可能解决 波浪载荷的更精确的模拟。
b. 或者确定结构的最大承载力，即确定容许载 荷或极限载荷的问题 称为结构的极限状态分析（亦称求载荷效 应的极限值）
极限载荷是使结构破坏时的载荷（即失效，失去结 构应起的各种作用中的任何一种作用）。
与结构固有振动周期Ts(Structure)同阶（指 相差不大），这时可能会引起较大的受迫振 动。
如局部机械振动，螺旋桨引起的脉动压力， 船体梁的波激振动等
4）冲击载荷：指作用时间非常短的载荷。
也就是说，载荷变化的最小周期Tmin远小于结构 固有振动周期Ts(Structure)，以至于整体结构来不及 反应载荷就已经作用完毕。