船体强度和结构设计
《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。
9-1船体结构规范法设计-强度计算
高速艇结构规范设计
结构强度计算书
船舶总体设计
船体强度计算书内容： 1、重心垂向加速度和波高、航速 2、船主要结构压力 底部波浪冲击力 舷侧压力 主甲板压力 上层建筑和甲板室压力 舱壁压力
船舶总体设计
3、船舶主要结构层板计算 船底板 舷侧板 主甲板 上层建筑前端壁、侧后壁、顶棚甲板 4、船体骨架剖面模数计算 5、舱壁厚 6、支柱载荷 7、窗厚度
船舶总体设计
船舶总体设计
作业： 某高速艇船长11.467m，BWL2.234m，航速 45km/h，航区平均波高1m，斜升角12°， 求垂向加速度。
平均波高：一定时段内，定点连续观测记录中的 所有波高的算术平均值。
船舶总体设计
斜升角的角度定义
折角型高速船从中心到折角； 圆舭型从中心到舭部转圆或指定点
船舶总体设计
高速艇波浪冲击力的指数-垂向加速度公式：
KT=1 单体船、双体船； KT=0.8 水面效应船 KT=0.7 水翼船 水面效应船：气垫船的一种，系指籍助浸在水中 的永久性硬结构，完全或部分地保持气垫的一种 气垫船，如双体气垫船、侧壁气垫船。 水翼船：：系指非排水状态航行时能被水翼产生 的水动升力支承在水面以上的船舶。
船舶总体设计
h ：压力计算点到上甲板垂直距离 压力计算点： 对受非均布载荷的垂向，取板的下缘。对于 次要构件，一般取其跨距中点，如骨材上压 力为非线性分布时，设计压力取跨距中点压 力与骨材两端压力平均值中之大者，对于主 要构件，取其承载区域的中点。
船舶总体设计
铝、钢体结构尺寸 1、厚度分布 板厚最小单位0.5mm 2、船体各表面最小板厚
船体强度和结构设计
船体强度和结构设计随着现代技术的不断发展，船只的生产和运营已经成为了一个高度专业化、技术含量极高的行业。
在船只的制造和使用过程中，船体的强度和结构设计对于整个船体的安全性和使用寿命有着至关重要的作用。
船体强度的设计是指，在各种环境和使用条件下，船体能够承受的最大力量和刚度。
为了保证船只的强度和安全性，船体的设计需要遵循一定的规范和标准，如国际海事组织（IMO）的规定、船级社的认证要求等。
一般来说，船体强度的设计包括了以下几个步骤：第一步：确定载荷船只的使用环境和任务不同，需要承受的载荷也不一样。
因此在进行船体强度设计前，需要确定船只承受的载荷类型和强度。
例如，对于运输散货的散货船，需要考虑到船体承受的自由液面荷载、海浪力、风力等多种载荷。
第二步：计算刚度和弯曲在船体强度设计中，需要对船体的刚度和弯曲进行计算和分析。
这是因为船只在航行中会受到各种冲击和力量的作用，比如海浪、风力等。
如果船体刚度不够或弯曲过大，就会导致整个船体的变形或损坏，从而影响船只的安全操作。
第三步：确定材料和结构根据船只承受的载荷类型和强度，以及对船体刚度和弯曲的计算，可以确定所需的船体材料和结构。
船体结构的设计通常分为纵向结构和横向结构两个方面。
纵向结构用于支撑船体的长度，包括船首、船尾、船面等。
而横向结构则用于支撑船体的宽度，包括船甲板、船壳等。
第四步：进行强度校核和验证一旦确定了船体的材料和结构，就需要进行强度校核和验证。
这个过程通常涉及到各种力学和材料学知识，包括疲劳寿命、断裂韧性、弯曲应力等。
校核和验证的目的是通过模拟船只在各种载荷情况下的应力和变形情况，来确保船体的强度和结构是安全的。
总之，船体强度和结构设计是保证船只安全和长期使用的重要环节。
只有在严谨的设计和校核过程中，才能保证船体设计符合规范，安全可靠。
船体强度与结构设计
船体强度与结构设计船体强度与结构设计1. 船体梁抵抗总纵弯曲的能⼒，成为总纵强度（简称纵强度）。
2. 重量的分类：（1）按变动情况来分○1不变重量，即空船重量，包括：船体结构、舾装设备、机电设备等各项固定重量。
○2变动重量，即装载重量，包括：货物、燃油、淡⽔、粮⾷、旅客、压载等各项可变重量。
（2）按分布情况分○1总体性重量，即沿船体梁全场分布的重量，通常包括：主体结构、油漆、索具等各项重量，对于内河⼤型客船，还包括：纵通的上层建筑及旅客等各项重量。
○2局部性重量：即沿船长某⼀区段分布的重量，通常包括：货物、燃油、淡⽔、粮⾷、机电设备、舾装设备等各项重量。
3.重量分布原则：对于各项重量按近似的和理想化的分布规律处理时，必须遵循静⼒等效原则1）保持重量的⼤⼩不变，这就是说要使近似分布曲线所围的⾯积等于该项实际重量2）保持重量重⼼的纵坐标不变，即要使近似分布曲线所围的⾯积⾏⼼纵坐标与该项重量的重⼼纵坐标相等3）近似分布的曲线的范围与该项重量的实际分布范围相同或⼤体相同3.描述浮⼒沿船长分布状况的曲线称为浮⼒曲线。
4.计算状态：通常是指，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、压装、空载等和按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为不利的装载状态。
4.静波浪弯矩与船型、波浪要素以及船舶与波浪的相对位置有关，波浪要素包括波形、波长和波⾼，⽬前得到最⼴泛应⽤的坦⾕波理论，根据这⼀理论，⼆维波的剖⾯是坦⾕曲线形状。
坦⾕波曲线形状的特点是：波峰陡峭，波⾕平坦，波浪轴线上下的剖⾯积不相等，故谓坦⾕波。
4.传统的标准计算⽅法：（1）将船舶置于波浪上，即假想船舶以波速在波浪的船舶⽅向上航⾏，船舶与波浪处于相对静⽌状态。
（2）以⼆维坦⾕波作为标准波形，计算波长等于船长（内河船舶斜置于⼀个波长上），计算波⾼按有关规范或强度标准选取。
（3）取波峰位于船中及波⾕位于船中两种状态分别进⾏计算。
船舶结构强度分析及优化设计
船舶结构强度分析及优化设计船舶，是沉浸在海洋中的移动性建筑物，其结构强度的分析和优化设计是保证其安全性的关键。
本文将从船舶结构的发展历程、强度分析的步骤和方法、在优化设计中如何应用结构分析等方面进行探讨。
一、船舶结构的发展历程船舶结构的发展历程可以追溯到古代文明时期，中国南方古代船舶厂遗址就证明了古代船舶结构的科学性和技术精湛性。
随着人类的发展，航行时间、航行范围、航行速度等不断提高，船舶结构的强度需求也日益增加。
19世纪初期，船体主要采用木材构成，但当时的木制船只重心过高、抗风性能差、耐久性低等问题逐渐显现。
后来随着钢铁工业的发展，船舶材料演变为钢铁材料，这使得船舶的结构强度得到了极大的提高。
二、船舶结构的强度分析步骤和方法船舶结构的强度分析步骤主要包括载荷计算、结构计算和校核分析。
其中载荷计算是指对船舶在不同航行状态中的外力进行计算，如风力、水力、波浪力、排水力等等，这些外力将对船舶结构产生巨大的影响。
结构计算是指对船舶的各个部分进行计算，如船体、主机房、上层建筑等，以确定各部位的受力情况。
校核分析是指对各个部分的受力情况进行评估和比对，使其满足船级社要求的规范和标准。
在强度分析中需要考虑到船舶腐蚀、疲劳损伤、开裂以及爆炸等突发情况的处理。
船舶结构的强度分析方法主要包括有限元法、有限差分法、刚度法、试验分析法等。
在其中有限元法是目前应用较为广泛的方法之一，其基本理论是将结构分割成若干小块，利用力学原理计算其各个分块的内应力和变形情况，以达到预判属于何种应力状态、哪些部位可能会产生破坏、哪些部位应当加强等目的。
三、在优化设计中如何应用结构分析船舶的优化设计除了要符合船级社的规范以外，还需要考虑到航行稳定性、运载能力、动力性能等方面。
在结构分析中，可以通过对各个部位的分析、对各种力的分析以及应力应变的估算等一系列操作，确定不同材料的使用范围、决策载货量和速度等。
在优化设计中，还需要结合人工智能等技术，进行复杂的数据计算和分析。
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）。
船体强度与结构设计复习
绪论1.总纵强度：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，简称船体梁。
船体梁在外力作用下沿其纵向铅垂面内所发生的弯曲，称为总纵弯曲。
船体梁抵抗总纵弯曲的能力，称为总纵强度。
2.船体总纵强度计算的传统方法：将船舶静置在波浪上，求船体梁横剖面上的剪力和弯曲力矩以及相应的应力，并将它与许用应力相比较以判断船体强度。
3.评价结构设计的质量标准：安全性，营运合适性，船舶的整体配合性，耐久性，工艺性，经济性。
4.按照静置法所确定的载荷来校核船体的总纵强度，是否反映船体的真实强度，为什么？答：按照静置法所确定的载荷来校核船体总强度，不反映船体的真实强度，因为海浪是随机的，载荷是动态的，而且当L较大时载荷被夸大，但具有相互比较的意义。
第一章引起船体梁总纵弯曲的外力计算5.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。
（中拱：船体梁中部向上拱起，首、尾两端向下垂。
中垂：船中部下垂，首、尾两端向上翘起。
）6.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。
绘制重量曲线的方法：静力等效原则。
7.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8.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。
9.静水剪力：船体梁在静水中所受到的剪力沿船长分布状况的曲线。
10.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。
（重量的分类：按变动情况来分：①不变重量，即空船重量，包括：船体结构、舾装设备、机电设备等各项固定重量。
②变动重量，即装载重量，包括货物、燃油、淡水、粮食、旅客、压载等各项可变重量。
按分布情况来分：①总体性重量，即沿船体梁全长分布的重量，通常包括：主体结构、油漆、锁具等各项重量。
②局部性重量，即沿船长某一区段分布的重量。
）11.局部重量的分配原则（P12）：重量的分布原则：静力等效原则。
①保持重量的大小不变，这就是说要使近似分布曲线所围成的面积等于该项实际重量。
船舶船体结构设计强度计算结构优化和轻量化技术
船舶船体结构设计强度计算结构优化和轻量化技术船舶船体结构设计强度计算、结构优化和轻量化技术船舶船体结构的设计强度计算、结构优化和轻量化技术是船舶设计和建造中重要的环节，其目的是确保船体结构的安全可靠性以及提高船舶的性能和效率。
本文将介绍船舶船体结构设计强度计算的基本原理和方法，并以此为基础，阐述船舶结构优化和轻量化技术的应用。
一、船舶船体结构设计强度计算船舶船体结构设计强度计算是指通过力学分析和计算方法来评估船舶结构在各种载荷下的强度和稳定性。
其基本原理是根据船舶的使用条件和载荷特点，结合材料力学和结构力学的理论，采用经验公式和数值计算方法，对船体结构进行应力和变形分析。
在船舶结构设计中，常用的计算方法包括有限元法、有限差分法和边界元法等。
这些方法能够较为准确地计算出船体结构在不同载荷作用下的应力和变形情况，帮助设计师确定结构强度和刚度的合理值。
二、船舶船体结构优化技术船舶船体结构优化技术是指在已有的设计方案基础上，通过改变结构参数、材料选型和布局方式等手段，以达到最优结构设计的目的。
其核心原理是在保证船体强度和稳定性的前提下，尽量减少结构重量和降低建造成本。
常见的结构优化方法包括拓扑优化、形状优化和尺寸优化等。
拓扑优化主要是通过改变结构的布局方式和增减支撑件的数量来优化结构刚度和轻量化程度；形状优化则是通过改变结构的外形和截面形状来调整结构受力分布，提高其承载能力；尺寸优化是指通过调整结构的截面尺寸和材料厚度等参数，实现结构的最优设计。
结构优化技术的应用能够大幅度提高船体的结构强度和工作效率，并且减少材料的使用量和建造成本，对于船舶设计行业具有重要意义。
三、船舶船体轻量化技术船舶船体轻量化技术是指通过减少船体结构重量，提高船舶的载货能力和燃油效率，以及降低航行阻力和波浪影响等方法，实现船舶轻量化的目的。
船体轻量化技术的应用可以有效提高船舶的性能和经济效益。
在轻量化设计中，可以采用多种措施来降低船体结构重量。
船舶强度与结构设计复习
第2章 船体外载荷
• 波谷在船中：船舶下沉，增加排水量，真实波面 应该位于参考波面以上。
• 真实波面C-C就是待求的。
第2章 船体外载荷
第1章 船体结构基础
第1章 船体结构基础
• 船体结构各构件的作用 ②总纵强度
表示船体梁抵抗弯曲、剪切和扭转变形的能力。 在抵抗总纵弯曲时，所有的纵向构件都是有效的， 包括船底板、舷侧板、甲板板、纵舱壁以及纵骨。横 向构件如横舱壁以及其上的加强筋，肋板，肋骨，甲 板横梁等横向构件是不参与抵抗总纵弯曲的。 ③横向强度 狭义上：横向强度是表示抵抗横向变形的能力； 广义上：在研究横向变形能力时，考虑力的传递 机理以及相应的结构变形。
长上的差值产生分布载荷。
每单位船长上的差额就构成作用在船体梁上的 分布载荷。船体梁在这个载荷作用下将发生总纵弯 曲变形，并在船体梁断面上产生剪力和弯矩。
第2章 船体外载荷
N
x
x
0
q(
x)dx
剪力载荷曲线的一次积分
M
x
x
0
N
(
x)dx
x
0
x
0
qxdxdx
弯矩载荷曲线的二次积分
应。 • 弯矩曲线在两端的斜率为零，弯矩曲线在两端与x
轴相切。
第2章 船体外载荷
精度要求：
第2章 船体外载荷
• 对于端点不封闭的情况，线性内插修正实际上就 是按线性比例修正。
• 各用一条直线把剪力曲线和弯矩曲线封闭起来， 也就是用此直线作为 x 轴，则在右端点处分别有
Ｎ(Ｌ) ＝０，Ｍ(Ｌ) ＝０。
第2章 船体外载荷
4、载荷曲线 ①载荷曲线性质 ②载荷曲线与剪力、弯矩曲线的关系※ 5、调整平衡位置的方法 ①逐步近似法 ②直接法 6、规范波浪弯矩、剪力计算公式
船舶强度与结构设计_授课教案_第二章 总纵强度计算
第二章 总纵强度计算§2-1船体总纵弯曲应力第一次近似计算一、危险剖面的选择危险剖面：可能出现最大弯曲应力的剖面，由总纵弯曲力矩曲线可知，最大弯矩一般在船中0.4倍船长范围的，所以计算剖面一般应是此范围内的最弱剖面—既有最大的船口或其电开口的剖面，如机舱、货舱开口剖面。
除此之外，一般还要对船体骨架改变处剖面，上层建筑端壁处剖面，主体材料分布变化处剖面，以及由于重量分布特殊可能出现相当大的弯矩值的某些剖面。
二、纵向强力构件 1、 1、 纵向强力构件纵向连续并能有效的传递总纵弯曲应力的构件。
船中0.4~0.5倍船长区域内连续的纵向构件，上甲板板、外板、内底板、纵桁、中内龙骨等都是纵向强力构件。
船中非连续构件参加总纵弯曲的有效性取决于本身的长度及与主体的连续情况。
（1）、构件连续长度≥3h 计算剖面船口纵围板、纵桁等纵向构件可计入船体梁剖面计算中，但除外机座纵桁和其它加强纵桁不应计入。
（2）、构件长度L %15 的上层建筑。
（3）、不少于三个横舱壁或类似结构支柱的长甲板室。
2、 2、 间断构件（1）、相临舱口甲板。
（2）、纵桁板上的H h %20 的开口。
三、剖面模数及剖面要素计算 1、 1、 不同材料剖面面积折算根据变形相等的条件，承受相同的力P 即在计算时，可以船体梁仅由一种基本材料构件，而把与基本材料弹性横量E 不同和构件剖面面积乘以两材料的弹性横量之比E E i，同时又不改形心位置。
因此，对薄壁构件，相当于只对板厚作上述变换。
2、 2、 剖面要素的计算步骤（1）、画出船体计算剖面的剖面图并编号（i ）（2）、选定参数轴—离基线（0.45～0.5）型深处。
确定形心至参数轴距离（i Z ）。
（3）、计算剖面积（A ）、静力矩（B ）、惯性矩（C ）。
∑=i A A ∑=i i Z A B ∑+=)(02i Z A C i i（4）、求中和轴至参考轴的距离（ε）、任意构件至中和轴的距离（'i Z ）A B=εε-=i i Z Z '（5）、求对中和轴的惯性矩（I ）)(2)(222A B C A C I -=-=ε（6）、若甲板和船底距中和轴最远的距离分别为j Z 和d Z ，则甲板和船底的剖面模数分别为j j Z IW =d d Z I W =通常甲板的剖面模数比船底的剖面模数（d j W W <），所以有时也称j W 为船体的min W 。
船舶结构强度分析及优化
船舶结构强度分析及优化概述船舶在海上航行时需要面对各种自然环境和工作负荷，因此船舶结构强度的分析和优化显得非常重要。
船舶结构强度分析是通过计算分析和试验方法对船体结构进行强度验算，以判断船体是否满足各种安全标准。
而船舶结构优化则是指通过减轻船体自重和强化重要结构部位的方法，提高船体结构的承载能力。
本文将分别从船舶结构强度分析和优化两个方面详细介绍相关内容。
一、船舶结构强度分析船舶结构强度分析主要包括板材强度分析、结构件强度分析、细部强度分析等。
其中，板材强度分析是指通过计算确定船舶板材的破坏强度，从而判断板材是否满足承载要求。
结构件强度分析则是通过计算和试验确定船舶主要结构件的承载能力，包括龙骨、牛腿等。
细部强度分析则是对船舶细节部位进行验算，保证细部区域不会对船舶整体结构产生影响。
在进行船舶结构强度分析时，需要考虑以下因素：1.载荷类型航行时，船舶需要面对各种不同类型的载荷，包括海浪、风浪、货船载货重量、船员人数等。
通过考虑各种载荷类型的影响，确定船舶各部位的强度计算公式。
2.材料性能船舶的材料性能对其结构强度有着决定性的影响。
因此，在进行结构强度计算时需要考虑其材料性能，包括板材强度、结构件强度、船壳材料等。
3.船舶设计参数船舶的设计参数是决定船舶结构形式和强度的重要因素。
因此在进行结构强度计算时，需要考虑船舶设计参数对结构强度的影响。
二、船舶结构优化船舶结构优化旨在降低船舶自重，增强重要结构部位的承载能力，从而提升船体结构的强度性能和经济性能。
船舶结构优化主要包括以下方面。
1.材料优化选择高强度轻质材料既可以减轻船体自重，又可以提高船体结构承载能力。
船体所采用的材料应能够满足船体的功能要求，但同时也要具有合理的价格。
2.结构形式优化通过改变船舶结构形式，可以实现船体强度优化。
例如通过改变船壳形状或者布局，增加耐波性和航空性能，减小波浪的影响同时增加船体安全性。
3.细节优化对船舶细节进行优化也是提高船体结构强度的重要方法。
船体强度与结构设计 第3章
3.1 局部强度计算的力学模型
骨材支承条件的简化
M
M
假设固定端受到的弯矩是M，固定端发生的转角
是 ，则 M和 之间的关系是
M M
K
式中 称作弹性固定端的柔性系数，K 称作弹性
固定端的刚性系数。
局部结构或构件采用何种边界条件，要根据所关心的
结构（计算结构）与相邻结构之间的相对刚度以及计 算结构受力后的变形特点来确定。
shipstrengthandstructuraldesign31局部强度计算的力学模型32船体骨材的带板33典型船体结构的局部强度计算第33章船体结构局部强度计算第33章船体结构局部强度计算shipstrengthandstructuraldesign船体在外力作用下除发生总纵弯曲变形外各局部结构也会因受到局部载荷的作用而发生变形失稳或破坏
Ship Strength and Structural Design
第3章 船体结构局部强度计算 船体的主体结构主要由船底、甲板、舷侧和舱壁 组成，在外载荷的作用下，传统的船体结构局部 强度的计算，是把船体结构分离成各种板架、刚 架、连续梁和板来进行计算。因此，局部强度又 可分为板架的强度、肋骨刚架的强度、骨材的强 度和板的强度。
船底纵骨 肋板
l
Ship Strength and Structural Design
l
3.1 局部强度计算的力学模型
骨材支承条件的简化
例：甲板纵骨，如图所示。 甲板纵骨在船舶中垂弯曲时受轴向压力的作用， 在计算甲板纵骨的稳定性时，根据其变形特点， 可以把甲板纵骨简化为两端自由支持的单跨梁。
甲板纵骨 强横梁
座的刚性系数。
v
R
A
Ship Strength and Structural Design
船体结构与结构设计
结构优化方法
采用数学优化方法对船体结构进行优化设计，如有限元法、遗传 算法等。
结构优化目标
以最小化建造成本、最大化结构强度和刚度为目标进行优化设计。
结构优化流程
根据初步设பைடு நூலகம்和技术设计的结果，建立船体结构的数学模型，然后 采用优化算法进行计算，得到最优化的设计方案。
03 船体结构分析
船体结构的静力分析
船体结构的几何形状、尺寸和连接方式等也是影响船体结构安全的重要 因素，需要进行详细的分析和计算，以确保船体结构的强度和稳定性。
船体结构的可靠性分析
船体结构的可靠性分析是通过概率统 计的方法，对船体结构在各种工况下 的可靠性进行评估和分析，以确定船 体结构的安全性和可靠性。
船体结构的可靠性分析可以采用多种 方法，如概率法、模糊数学法、贝叶 斯法等，根据具体情况选择合适的方 法进行可靠性分析和评估。
船体结构的可靠性分析需要考虑各种 不确定因素，如材料性能的波动、载 荷的变化等，以全面评估船体结构的 可靠性和安全性。
船体结构的寿命预测与评估
船体结构的寿命预测与评估是通过对船体结构的疲劳寿命、腐蚀寿命等方面的预测 和评估，以确定船体结构的剩余寿命和使用寿命。
船体结构的疲劳寿命预测与评估需要考虑各种载荷条件下的疲劳损伤和累积损伤， 以全面评估船体结构的疲劳寿命和剩余寿命。
4. 建造检验
在建造过程中对船体结构 进行检验，确保符合设计 要求和质量标准。
船体结构的形式与特点
横骨架式
船体结构的横向骨架较密，而纵向 骨架较疏。这种结构形式主要用于 较小型的船舶，如渔船、游艇等。
纵骨架式
船体结构的纵向骨架较密，而横向 骨架较疏。这种结构形式主要用于 较大型的船舶，如货船、油轮等。
船体强度与结构设计_课程设计
《船舶强度与结构设计》
课程设计
班级：
姓名：
学号：
日期：
设计任务
使用CCS 2012年颁布的《国内航行海船建造规范》和《钢质海船入级规范》，对某1200t 简易货船的船体外板与甲板进行设计。
1、主尺度及比值：
水线长
70.02m 垂线间长
67.60m 计算船长L
67.60m
船宽B 11.50m 型深D 4.80m 最大吃水d 3.70m 肋距s 0.60m 舷侧纵桁间距 2.00m 双层底高度 0.80m 方形系数C b 0.75 最大开口宽度b 6.70m 最大开口长度l H 17.00m 每一舱口两端横向甲板条中心线之间的距离l BH 25.10m
5.88 5.0L B =>， 2.40 2.5B
D
=<， 满足规范要求
本船为大开口船，按《海船规范》设计。
本船为单甲板双底结构，中部甲板及船底采用纵骨架式结构，纵骨间距为0.6m 。
货舱区舷侧设顶边舱及底边舱。
首、尾及舷侧采用横骨架式结构，并具有B 级冰区加强。
2、参考文献
（1）CCS 《国内航行海船建造规范》 2012。
（2）CCS 《钢质海船入级规范》 2012。
船体结构尺寸确定。
船舶结构强度分析与设计考核试卷
标准答案
一、单项选择题
1. C
2. D
3. A
4. A
5. C
6. A
7. D
8. B
9. C
10. A
11. C
12. D
13. D
14. A
15. B
16. B
17. A
18. D
19. B
20. D
二、多选题
4.应力、应变
5.载荷集中、应力变化
6.阴极保护、涂层
7.强度
8.刚度、稳定性
9.拉伸、压缩
10.连接强度、疲劳寿命
四、判断题
1. ×
2. ×
3. ×
4. ×
5. ×
6. √
7. ×
8. ×
9. ×
10. ×
五、主观题（参考）
1.目的是确保船舶结构在预期载荷下安全可靠。方法包括理论计算、有限元分析、实验测试等。
7.在船舶结构设计中，______是衡量材料抵抗外力破坏能力的重要指标。（）
8.船舶结构设计时，对于船体板金的设计，需要考虑其______和______。（）
9.船舶在航行中受到的波浪载荷会导致船体结构产生______和______。（）
10.在船舶结构设计中，对于重要的连接部位，需要特别考虑其______和______。（）
A. N（牛顿）
B. MPa（兆帕）
C. kg（千克）
D. m（米）
16.在船舶结构强度分析中，以下哪种分析方法属于线性分析？（）
A.非线性分析
B.线性静力分析
C.动力分析
D.稳定性分析
船舶强度与结构设计_授课教案_第三章 船体局部强度校核计算方法
第三章船体局部强度校核计算方法船体各部分结构抵抗局部载荷直接作用而不产生破坏和超过允许限度的变形的能力称为船体结构局部强度。
船体结构主要组成部分为船底结构、甲板结构、舷侧结构和舱壁结构。
在局部强度校核计算中，首先要将船体空间立体结构简化为板、梁、板架和框架来进行计算，在确定局部结构受到最大载荷(设计载荷)后，建立数学模型计算局部结构的内力与变形。
最后要确定局部结构的强度校核衡准。
§3.1 局部强度计算的力学模型*局部强度概念：船体在外力作用下除发生总纵弯曲变形外，各局部结构，如船底、甲板、船侧和舱壁板架以及横向肋骨框架也会因局部载作用而发生变形、失稳或破坏。
研究它们的强度问题称为局部强度。
*局部强度的主要研究内容：板架、框架、各种骨材以及壳板的强度计算。
*局部强度研究方法：（1）传统的局部强度计算方法：即把船体结构划分成各种板架、刚架、连续梁和板等进行计算；（2）有限元法：可以扩展成各种结构的整体计算，如立体舱段计算等。
一、建立计算模型的原则结构模型化是计算的前提和结构分析成败的关键，影响计算模型的主要因素有下列几点：（1）结构的重要性：对重要结构应采用比较精确的计算模型；（2）设计阶段：在初步设计阶段可用较粗糙的模型，在详细设计阶段则需要较精确的计算模型；（3）计算问题的性质：对于结构静力分析，一般可用较复杂的计算模型，对于结构动力和稳定性分析，由于问题比较复杂，可用较简单的计算模型。
二、构件几何尺寸的简化1、板架计算时：其长度、宽度取相应的支持构件间距离。
例如，船底板架和甲板板架的长度取横舱壁之间的距离，宽度取组成肋骨框架梁中和轴的跨距，或简单地取为船宽。
2、肋骨刚架计算时：其长度、宽度取组成肋骨框架梁的中和轴线交点间距离，用中和轴线代替实际构件。
3、构件剖面要素计算时应包括带板（附连翼板）三、骨架支承条件简化1、骨架支座形式：（1）自由支持在刚性支座上；（2）刚性固定；（3）弹性支座和弹性固定。
船体结构与强度设计总结方案
1、结构的安全性是指结构能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种载荷和（或）载荷效应，并且在偶然事件发生时及发生后，仍能保持必须的整体稳定性。
此外，结构在正常使用时，还必须适合营运的要求，并在正常的维护保养条件下，具有足够的耐久性。
2、船体强度计算包括：（1）确定作用在船体或各个结构上的载荷的大小及性质，即外力问题；外载荷（2）确定结构剖面中的应力与变形，即结构的响应分析（亦称载荷效应分析）；或者求使结构失去它应起的各种作用中的任何一种作用时的载荷，即结构的极限状态分析（亦或求载荷效应的极限值），即内力问题。
响应（3）确定合适的强度标准，并检验强度条件。
衡准（结构的安全性衡准都普遍采用确定性的许用应力法）3、通常将船体强度分为总强度和局部强度来研究。
4、结构的安全性是属于概率性的。
5、把船体当做一根漂浮的空心薄壁梁（成为船体梁），从整体上研究其变形规律和抵抗破坏的能力，通常成为总强度。
总强度就是研究船体梁纵弯曲问题。
从局部上研究局部构件变形规律和抵抗破坏的能力，通常称为局部强度。
6、作用在船体结构上的载荷，按其对结构的影响可分为：总体性载荷、局部性载荷。
按载荷随时间变化的性质可分为：不变载荷、静变载荷、动变载荷和冲击载荷。
7、总体性载荷是指引起整个船体的变形或破坏的载荷和载荷效应。
局部性载荷是指引起局部结构、构件变形或破坏的载荷。
冲击载荷，是指在非常短的时间内突然作用的载荷，例如砰击。
8、结构设计的基本任务是：选择合适的结构材料和结构型式，决定全部构件的尺寸和连接方式，在保证具有足够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。
9、船体结构设计，一般随全船设计过程分为三个阶段，即初步设计、详细设计和生产设计。
10、结构设计应考虑：安全性、营运适合性、船舶的整体配合性、耐久性、工艺性、经济性。
11、大多数结构的优化设计都以最小重量（或最小体积）作为设计的目标。
但是，减小结构尺寸、降低结构重量，往往会增加建造工作量，从而增加制造成本同时还会引起维护保养费用的增加。
船体结构与强度设计总结
1、结构的安全性是指结构能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种载荷和（或）载荷效应，并且在偶然事件发生时及发生后，仍能保持必须的整体稳定性。
此外，结构在正常使用时，还必须适合营运的要求，并在正常的维护保养条件下，具有足够的耐久性。
2、船体强度计算包括：（1）确定作用在船体或各个结构上的载荷的大小及性质，即外力问题；外载荷（2）确定结构剖面中的应力与变形，即结构的响应分析（亦称载荷效应分析）；或者求使结构失去它应起的各种作用中的任何一种作用时的载荷，即结构的极限状态分析（亦或求载荷效应的极限值），即内力问题。
响应（3）确定合适的强度标准，并检验强度条件。
衡准（结构的安全性衡准都普遍采用确定性的许用应力法）3、通常将船体强度分为总强度和局部强度来研究。
4、结构的安全性是属于概率性的。
5、把船体当做一根漂浮的空心薄壁梁（成为船体梁），从整体上研究其变形规律和抵抗破坏的能力，通常成为总强度。
总强度就是研究船体梁纵弯曲问题。
从局部上研究局部构件变形规律和抵抗破坏的能力，通常称为局部强度。
6、作用在船体结构上的载荷，按其对结构的影响可分为：总体性载荷、局部性载荷。
按载荷随时间变化的性质可分为：不变载荷、静变载荷、动变载荷和冲击载荷。
7、总体性载荷是指引起整个船体的变形或破坏的载荷和载荷效应。
局部性载荷是指引起局部结构、构件变形或破坏的载荷。
冲击载荷，是指在非常短的时间内突然作用的载荷，例如砰击。
8、结构设计的基本任务是：选择合适的结构材料和结构型式，决定全部构件的尺寸和连接方式，在保证具有足够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。
9、船体结构设计，一般随全船设计过程分为三个阶段，即初步设计、详细设计和生产设计。
10、结构设计应考虑：安全性、营运适合性、船舶的整体配合性、耐久性、工艺性、经济性。
11、大多数结构的优化设计都以最小重量（或最小体积）作为设计的目标。
但是，减小结构尺寸、降低结构重量，往往会增加建造工作量，从而增加制造成本同时还会引起维护保养费用的增加。
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船体强度和结构设计
船体强度和结构设计是船舶设计中最重要的部分之一。
船体强度和结构设计的目的是确保船舶在航行中能够承受各种外部力量和内部压力，保证船舶的安全性和可靠性。
船体强度设计主要包括船体的强度计算和结构设计。
船体的强度计算是指通过计算船体的各个部位的受力情况，确定船体的强度要求。
船体的结构设计是指根据船体的强度要求，设计船体的结构形式和材料，以满足船体的强度要求。
船体强度设计的主要考虑因素包括船舶的航行条件、船舶的载重量、船舶的航速、船舶的航线、船舶的使用寿命等。
在设计船体强度时，需要考虑船舶在不同的航行条件下的受力情况，如波浪、风力、水流等。
同时，还需要考虑船舶的载重量和航速，以确定船体的强度要求。
此外，船舶的航线和使用寿命也是船体强度设计的重要考虑因素。
船体结构设计的主要考虑因素包括船体的结构形式、材料和连接方式。
船体的结构形式包括船体的外形和内部结构，如船体的船首、船尾、船体侧壁、船底等。
船体的材料包括船体的钢材、铝合金、复合材料等。
船体的连接方式包括焊接、螺栓连接等。
船体强度和结构设计的重要性不言而喻。
只有通过科学的设计和计算，才能确保船舶在航行中的安全性和可靠性。
因此，在船舶设计
中，船体强度和结构设计是必不可少的一部分。