船体结构与强度设计总结

据载荷随时间变化的性质来选择材料的极限应力。 20、安全系数： 是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。 21、在极浅航道航行的船， 特别是对于船长与型深之比很大的船。 船体梁变形的问题应予注 意。船体梁变形（挠度）过大时。不仅会影响主机、轴系的运转，也可能影响舾装件的 安装，仪表的使用，甚至可ห้องสมุดไป่ตู้导致上层建筑端部因应力集中而破坏。对满载中垂挠度过 大的船舶，由于载重线规范的限制，会减少船舶的载重最。对内河浅水航道船舶。过大 的船体挠度甚至可能使通过浅滩发生困难。 22、船体总纵弯曲时的挠度，可分为弯曲挠度和剪切挠度。 23、剪切挠度方程可根据剪力功和建立变形能相等的条件求得。
（5） 计算静波浪剪力及弯矩；
（6） 计算总纵弯矩和剪力。
16、对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，即： （1） 保持重量的大小不变； （2） 保持重量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。 （4） 最终，应使重量曲线所围的面积等于全船的重量，该面积的形心纵向坐标与船舶重心 的纵向坐标相同。 17、空船重量曲线计算绘制方法：梯形法、围长法、库尔求莫夫法 18、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称为浮力曲线。 19、浮力曲线的纵坐标表示作用在船体梁上单位长度的浮力值， 其与纵向坐标轴所围的面积 等于作用在船体上的浮力.该面积的形心纵向坐标即为浮心的纵向位置，浮力曲线通常按 邦戎曲线求得。
3、构成船体梁上冀板的最上层连续甲板通常称为强力甲板 4、在确定板的临界应力时，通常不考虑材料不服从虎克定律对稳定性的影响 5、在船体构件的稳定性检验和总纵弯曲应力的第二次近似计算中，需要对失稳的船体板进 行剖面面积折减，折减时首先需要将纵向强力构件分为刚性构件和柔性构件两类。 6、外板同时承受总纵弯曲、板架弯曲、纵骨弯曲及板的弯曲的纵向强力构件称为第四类构 件。 7、船体总纵弯曲时的挠度，可分为弯曲挠度和剪切挠度两部分来计算。 8、为了按极限弯矩检验船体强度，须将所得的极限弯矩 Mj 与在波谷上和波峰上的相应计 算弯矩 M 进行比较，即应满足 Mj/M>n, n 称为强度储备系数。 9、在确定板的临界应力时，通常不考虑材料不服从虎克定律对稳定性的影响，按相应的理 论公式确定的临界应力超过材料屈服极限。但对纵向骨材和板架，则必须考虑材料不服 从虎克定律对稳定性的影响。 10、危险剖面的选择原则： （1） 、 可能出现最大弯曲应力的剖面。 （2） 、 船体骨架改变处剖面。 11、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。 船只纵围板、 纵桁等纵向构件可计入船体梁剖面计算中， 但除外机座纵析和其它加强纵析不应计入； （2） 上层建筑中纵向构件； （3） 不少于三个横舱壁或类似结构支柱的长甲板室。 11、凡长度超过船长的 15%,且不小于本身高度 6 倍的上层建筑以及同时受到不少于 3 个横 舱壁或类似结构支持的长甲板室，可以认为其中有部分完全有效地抵杭总纵弯曲的。 12、计算系认为同时承受两种应力的构件， 先承受板架弯曲应力， 剩余的能力再来承受总纵 弯曲应力。 13、横骨架式船体板中，由于初挠度和横荷重（载荷）的存在，板承受纵向压缩的能力会降 低。因此，一般来说，在计算折减系数中不考虑它们的影响是偏于危险的。 14、不同弯曲状态下构件的折减系数是不同的。 15、为了考虑船体构件的这种多重作用的工作特点， 曾经按照纵向构件在传递载荷过程中所 产生的应力种类和数目，把纵向强力构件分为四类： （1） 只承受总纵弯曲的纵向强力构件。称为第一类构件。如不计甲板横荷重的上甲板； （2） 同时承受总纵弯曲和板架弯曲的纵向强力构件。称为第二类构件。如船底纵桁、内底 板; （3） 同时承受总纵弯曲、板架弯曲及纵骨弯曲的纵向强力构件，或者同时承受总纵弯曲、 板架弯曲及板的弯曲（横骨架式）的纵向强力构件，称为第三类构件，如纵骨架式中 的船底纵骨或横骨架式中的船底板。 （4） 同时承受总纵弯曲、板架弯曲、纵骨弯曲及板的弯曲的纵向强力构件，称为第四类构 件，如纵骨架式中的船底板。 以上各种弯曲。除总纵弯曲外均称为局部弯曲。 16、总纵弯曲时， 最大剪力一般作用在距首尾端约四分之一船长附近的剖面上。 因此需校核 这些剖面船体构件承受剪应力的强度和稳定性。通常，不论在中拱或中垂情况，静置在 波浪上的计算剪应力均应不大于材料屈服极限的 0.25-0.35 倍。同时，侧外板在剪应力作 用下应保证有 2 倍的稳定性储备。 17、许用应力： 是指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。 18、在理论上，材料的极限应力除以安全系数即得到许用应力值。 19、结构材料的极限应力决定于构件破坏的类型， 对于钢质构件， 构件破坏的基本类型是塑 性变形、屈曲及断裂，相应的极限应力是屈服极限、临界应力和疲劳极限。因此，应根
20、
21、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称为载荷曲 线。其值等于重量曲线纵坐标与浮力曲线纵坐标之差。 22、静水剪力曲线和静水弯矩曲线： 船体梁在静水中所受到的剪力和弯矩沿船长分布状况的 曲线分别称为静水剪力曲线和静水弯矩曲线。 23、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。在大多数情况下，载荷 在船中前和中后大致上是差不多的。所以剪力曲线大致是反对称的。零点在靠近船中的 某处。而在离首、尾端约船长的 1/4 处具有最大正值或负值。此外，由于两端的剪力为 零。即弯矩矩曲线在两端的斜率为零。所以弯矩曲线在两端与纵坐标轴相切。在计算过 程，常常利用这些性质来检查计算结果是否正确。
9、波浪附加浮力的船体计算方法：将船舶静置于标准波浪上求取波浪附加浮力，即假想船 舶以波速在波浪的船舶方向上航行，此时船与波浪的相对速度为 0.这样，求得的波浪附 加浮力是静态的，其对应的波浪附加剪力和波浪附加弯矩分别为静波浪剪力和静波浪弯 矩。 10、船体总纵强度计算的传统方法： 将船舶静置在波浪上， 求船体横剖面上的剪力和弯曲力 矩以及相应地应力，并将它与许用应力相比较以判断船体强度。 11、重力和浮力是引起船体梁总纵弯曲的主要外力。 12、载荷 q 以向下为正，剪力使左上右下为正，弯矩以是船体梁发生中拱为正。 13、重量曲线：船舶在某一计算状态下，描述全船重量沿船长分部状态的曲线。纵坐标表示 船体梁单位长度上重量分布值。 14、民船的理论站号从船尾至船首，军船相反。 15、计算船体梁所受的剪力和弯矩的步骤： （1） 计算重量分布曲线； （2） 计算静水浮力曲线； （3） 计算静水载荷曲线； （4） 计算静水剪力及弯矩；
1、纵向连续并能有效传递总纵弯曲应力的构件称为纵向强力构件。如甲板板、外板、内底 板、内龙骨、纵桁、纵骨等。 2、确定计算剖面的原则 （1） 总纵弯曲力矩较大的剖面 （2） 总纵弯曲剪力较大的剖面 （3） 按照强度理论计算，相当应力较大的剖面 （4） 结构形状或断面积突变处 （5） 对于结构强度无把握的剖面 （6） 规范上特别要求计算的剖面，如大开口集装箱船或舱区域至少要计算 7 个剖面。
24、 25、计算状态的选取： 计算状态通常指在总纵强度计算中为确定最大玩具所选取的船舶典型 装载状态。 26、为了避免在船体剖面上引起不应有的过大弯矩， 内河船舶一般应采用货物自首至尾 〔或 自尾至首）的连续装卸顺序。 27、静波浪剪力和静波浪弯矩与船型、波浪要素以及船舶与波浪的相对位置有关。 28、坦谷波：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，故称谓坦谷波。 29、波浪要素包括波形、波长和波高。 30、计算的波浪要素：波形—坦谷波、波长—等于船长、波高—按波长的分数计算。 31、基于以上分析，形成了传统的标准计算方法，现归纳如下： （1） 将船舶静置于波浪上，即假想船舶以波速在波浪的传播方向上航行，船舶与波浪处于 相对静止状态； （波长等于船长） （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； （波形：坦谷波） （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。 由于在确定计算波高时带有很大的主观性，故传统的船舶总纵强度计算带有假定性，因 此计算过分精确也是没有意义的。 32、确定船舶在波浪上平衡位置的方法一般采用直接法， 该方法是由麦卡尔提出的， 所以称 麦卡尔法。该方法是利用邦戎曲线来调整船舶在波浪上的平衡位置。因此，在计算时， 要求船舶在水线附近为直壁式，同时船舶无横倾发生。
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。因此，应该研究怎样才能达到降低结构重量和降低初始成本这两个目标 的最佳配合。 1、船体重量按分部情况来分可以分为：总体性重量、局部性重量。 按变动情况分可以分为：不变质量和变动质量。 2、对于船体总纵强度的计算状态，选取满载：出港、到港；压载：出港、到港；以及装载 手册中所规定的各种工况作为计算状态。 3、计算波浪弯矩的船体标准计算方法是以二维坦谷波作为标准波形的， 计算波长等于船长。 4、计算波浪弯矩时，确定船舶在波浪上平衡位置的方法一般有逐步近似法和直接法两种， 直接法又称为麦卡尔法。 5、史密斯修正：计及波浪水质点运动所产生的惯性力的影响，即考虑波浪动水压力影响对 浮力曲线所做作的修正，称为波浪浮力修正，或称史密斯修正。 6、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，简称船 体梁。 7、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。船体抵抗总纵弯 曲的能力，成为总纵强度（简称纵强度） 。 8、波浪附加剪力、波浪附加弯矩完全是由波浪产生的附加浮力（相对于静水状态的浮力增 量）引起的，简称波浪剪力和波浪弯矩。