2500t起重船船体总纵强度计算书
船舶总纵强度计算方法共42页文档
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。—旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
船舶总纵强度计算方法
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
第二章船体总纵强度的计算
第二章船体总纵强度的计算知识点1剖面模数W=I/Z意义：表征船体抵抗弯曲变形能力的一种几何特性。
最小剖面模数——离中和轴最远的构件（最上层连续甲板即强力甲板；船底。
但船底离中和轴更近，则强力甲板处为最小剖面模数处，弯曲正应力最大）知识点2校核时候取危险剖面，即可能出现最大正应力的面（船中0.4倍船长范围内）。
危险剖面指：骨架式改变处剖面，材料分布变化处，上层建筑端壁处剖面）知识点3（填空）强度等值梁：有效参与弯曲的全部构件组成的梁，该梁在抵抗总弯曲和总纵强度性能上和船体等效。
纵向强力构件：纵向连续并能有效传递总弯曲应力的构件。
（可以计入船体梁的计算中，如船中0.4-0.5倍船长连续纵向构件）（间断构件看看即可，具体使用应该参考规范）知识点4剖面模数及第一次近似总纵弯曲应力计算过程（课件第二章15-21页）看看即可。
知识点5（简答）为什么要校核船体构件的稳定性？A．所有受压的甲板板列，与其他刚性构件相连的一部分完全有效。
B．而其余部分不能承受大于板极限载荷的压力。
C．不是所有纵向强力构件都完全有效参与抵抗总纵弯曲。
D．对船体结构的要求，既应该保证必要的强度，又要保证必要的稳定性。
（简答）怎样校核稳定性？计算临界应力：确定板的临界应力时的注意事项（课件45页）具体的计算方法：板的稳定性计算中只需记住一些简单的边界条件，不用记那些经验公式。
纵骨的稳定性计算只需记住当求得的欧拉应力超过材料的比例极限时要对欧拉应力进行修正，以考虑材料不服从虎克定律对稳定性的影响。
将实际应力与临界应力比较进行校核。
（填空）决定临界应力的条件：构建的几何尺寸、外力的作用方式、边界条件。
知识点6（判断）纵向骨架在计算载荷下不允许丧失稳定性，只有板可能失稳。
知识点7板的应力分布同一水平高度的应力沿着板宽分布不均匀，与纵向骨架相连的部分板宽内应力较高，而板宽的中间部分应力较低。
知识点8剖面折减将船体剖面中一部分失稳的板构件剖面积化为假想不失稳的刚性构件剖面积。
2500t起重船总纵强度计算
１ 波浪 载 荷直 接 预 报
对该 船进行 波浪载荷 直接 预报 。本 计算 包括 以
下 内容 ：
分布拟合船体运动合载荷的长期响应分布 Ｆ ：
摘
要： 根据《 国内航 行海船建造规范》 ２０ ） （０ ６ 的要求 ， 对于不满 足 曰＞ ，／ ￣２５的船舶应采用直接计算法 ５ Ｂ Ｄ＜ ．
确定总纵强度 。通过 Ｓ Ｓ Ｍ、 ｘｕｆ Ｅ Ａ Ｍａｓｒ等软件直接对 ２５０ｔ 重船 的波 浪弯矩和波浪切 力 、 ０ 起 静水 弯矩和静水 切 力进行 了预报和计算 ， 并校核了该船的总纵弯 曲应力和剪切应力 。结果表明 ， 其总纵强度满足要求 。
１ １ ３ 波浪 谱与波 浪散布 图 ．．
完 成 ， 中水动 力计 算 网格 和质 量 分 布模 型在 Ｐｔ 其 ａ． ｒｎ—Ｐｅ模 块 中完 成 ， 体 波 浪 动 压 力 计 算 采 用 ａ ｒ 船 ＷＡ Ａ 模块 ， ＤＭ 波浪 诱 导 载荷 的长 短期 预报 统 计 分
析 采用 Ｐ Ｓ Ｒ Ｓ Ｏ Ｔ Ｅ Ｐ模块 。
第 ５期
宋
健等 ： ０ 起重船总纵强度计算 ２５０ｔ
１ ３
ｓ （
（
） Ｓｘ （一 （ －ｅｐ
）
式 中 ：ｒ ｏ 为变 量 的方差 。 概率 累计 函数 Ｆ（ 为 ： ） Ｆ ）＝１一ｅｐ （ ｘ （一 ） 出一定 的 超越 概 率 ， 给
式中： ∞为波 浪 圆频 率 ， ｄ ｓ Ｈ 为 有义 波 高 ， ； ｚ ｒ ／ ；ｓ ａ ｉ Ｔ ｎ 为波 浪跨零 周期 ，。 ｓ 波 浪散 布 图采 用 全 球无 限航 区 波浪 散 布 图 ， 波
企业案例19--5000吨多用途船船体总纵强度计算书解析
10
舱口围板
-14×2020
282.80
7.755
2193.11
17007.60
96.16
11
斜板
-10×1000
100.00
6.40
640.00
4096.00
12
斜板纵骨
∟140×90×12×2
52.80
6.61
349.01
2306.94
13
甲板纵骨
∟140×90×12×2
52.80
1663.20
10977.12
68.04
6
主甲板
-14×1720
240.80
7.425
1787.94
13275.45
7
舱口围板加强桁
62.0
8.30
514.60
4271.18
8
舱口围板加强角钢
L200×125×11
34.90
7.85
273.97
2150.63
9
舱口水平桁
130.00
8.75
1137.50
=+30×1.0×7.739×91.5×15.80（0.762+0.7）×10-2=4907.18KN
式中：F1=1.0
3.1.2.2中垂波浪切力：
Fw（-）=-30F2CLB（Cb+0.7）×10-2
=-30×0.92×7.739×91.5×15.80（0.762+0.7）×10-2=-4514.60KN
96348.26
船体总纵强度计算书
共73页
第4页
3.2.2.1实船中剖面对水平中和轴惯性矩I：
I=2 =88640cm2·m2=8.864×108cm4
2500TEU集装箱船上建吊装有限元分析
基础科技24 船舶物资与市场0 引言上层建筑承载船员居住的生活功能，是船舶甲板上方结构中体积最大的部分，在其设计建造过程中涉及到结构、舾装、涂装、电气等多个工种[1]。
目前国内大多船厂都是采用上层建筑整体吊装，甚至实现上层建筑内装结束后整体合拢，以减少占用船台周期，提高船厂效益，降低建造成本[2]。
本文以2500TEU 集装箱船上建为研究对象。
该船为了提高上层建筑的预装率，缩短建造周期，上层建筑上的雷达桅及玻璃均已安装到位。
由于驾驶甲板和罗经甲板之间的距离限制，只能通过罗经甲板起吊。
然而整个罗经甲板结构较弱且与驾驶甲板之间支撑结构较少，很难承受整个上建400多吨的重量，而且还要严格控制整个窗框周边的变形。
1 上层建筑资料及有限元模型1.1 2500TEU 上建基本资料本文研究对象为2500TEU 集装箱船的上建。
该上建共计5层甲板，上建船长方向13.43 m ，船宽方向23.16 m ，型深方向16.4 m ，详见图1。
通过定义全船结构有限元模型中构件的尺寸和密度，可以由程序自动计算船体结构构件钢材自重；其余重量以密度的形式均匀施加于结构，并调整结构的重量重心，使其与实际结构的重量重心相一致。
表1列出了包含结构、管系、外装、内装、电装及轮机等附加重量，起吊重量共计约400.88 t 。
1.2 2500TEU 上建有限元模型由于该船上建为水下起吊，考虑到起吊设备等因素，最终采用如图1所示的起吊形式，预设吊码位于罗经甲板，且垂直于甲板面。
利用MSC/Patran 对上建分段结构建立有限元模型，如图2所示。
有限元模型中的板材通过板单元模拟，强横梁、纵桁等腹板用板单元模拟，面板用杆单元模拟，骨材均用杆单元模拟。
2500TEU 集装箱船上建吊装有限元分析郝钟昊(安徽省淮河船舶检验局，安徽 蚌埠 233000)摘 要：上层建筑整体吊装对于扩大作业面、提高生产效率、缩短船舶建造周期、降低造船成本具有十分重要的意义。
总纵强度
等值梁的剖面可以把船体剖面中所有参与抵抗总 纵弯曲的构件，在保持其高度和面积不变的条件 下，假想地平移至船舶中纵剖面附近，并对称地 构成一个梁的剖面。这个虚拟的实心剖面的梁就 是空心薄壁船体梁的等值梁，如下图所示。
于是，船体剖面上纵向连续构件的总纵弯曲应力就
可以按梁的弯曲应力公式计算：
总纵强度
船舶总纵强度的计算
总纵弯曲应力
静置法
假使船舶以波速在波浪的前进方向上航行，此时船与波的 相对速度为零。这样就可以认为船体是在重力和浮力作用 下静平衡于波浪上的一根两端完全自由的直梁。
由于重力和浮力沿船长的分布规律并不一致，故两者在每单位船长上 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。
应力 外板 水 压 力 纵骨 水 压 力 肋板 随纵骨弯曲产生弯曲 应力
弯曲变形
以此类推：
板的弯曲应力
外 板 中 的 弯 曲 应 力
船体构 件承受 多种应 力，产 生多种 应力的 工作特 点
纵骨弯曲应力
板架弯曲应力
总纵弯曲应力
其变形特征如下图所示：
纵向强力构件分类
按照上述分析，根据纵向构件在传递载荷过程中所产
3.计算弯矩：波峰时M=654700KNM
波谷时M=-245700KNM
4. 船体材料：计算剖面的所有构件均采用高强度低合
金钢材。（即不需要基本材料的换算）
5.112号肋骨剖面参加总纵弯曲的纵向构件共39个，其
尺寸和编号见下图。计算中取比较轴距基线6m处。
6.剖面几何要素及应力计算见下表：
应按照下图扣除斜线部分的构件剖面积。
船体强度 第二章 总纵强度计算
（1）横骨架式 载荷的传递和构件变形： 纵 桁：仅当板格弯曲带动板架弯曲时，纵 桁才发挥作用，所以纵桁参与板架弯曲和总 纵弯曲。
船体构件的多重作用及按合成应力 船舶与海洋工程系 校核总纵强度
船底板：自身在水压力下发生板格弯 曲，肋板和纵桁约束板格的变形，肋板和纵 桁发生变形即板架发生弯曲，船底板参与船 底板架的弯曲。此外，船底船体整体弯曲时， 船底板也发生总纵弯曲，因此船底板参与三 种变形：板格弯曲、板架弯曲、总纵弯曲。
纵弯曲，还承受较大的局部载荷，因此船底的剖 面模数对于船体强度也十分重要。
船舶与海洋工程系
3、总纵弯曲应力计算 实际工作中总纵强度第一次近似计算可
以按照表2-1进行。
船舶与海洋工程系
总纵弯曲应力第一次近似计算 第一次近似计算，是一种强度方面的计
算，其前提就是剖面上构件没有失稳。但 是真实情况如何，请看下面的例子：
置。因此，对薄壁构件，相当于只对板厚作 上述变换。
若被换算构建的剖面
积为 ai，应力为σi，弹 性模量Ei，与其等效的 基本材料的剖面积为a， 应力为σ，弹性模量E。
则根据变形相等，承
受同样的力P 可得左
式。
������ ������ 问题：构件的 断面惯性矩如何折算？
船舶与海洋工程系
２、总纵弯曲应力第一次近似计算 船舶与海洋工程系
损坏。
构件的受力与工作特征
船舶与海洋工程系
船体梁构件的工作特征
1. 载荷较小时（压应力小于欧拉应力），横剖 面中纵向构件的应力同步变化，应力的变化规 律符合梁理论；
2. 当载荷增大时（压应力大于欧拉应力），纵 向构件中的应力不再同步增长。柔性构件（板） 由于失稳，其抗压能力降低，应力不再增加， 而与柔性构件相邻的骨材（纵骨、纵桁）应力 大幅度增加。
船舶总纵强度计算书
2.1首尾甲板纵桁
实取首甲板纵桁L , W=325.17㎝3.
实取尾甲板纵桁L , W=266.21㎝3.
3、首尾甲板强横梁：（§2.8.3.2）
实取首部甲板强横梁：L .
实取尾部甲板强横梁：L .
4、平台甲板骨架：
甲板横梁取：L100×60×8；
甲板强横梁取：L ；甲板纵桁取：L .
（二）、甲板
1、强力甲板(§2.4.1.1&§2.4.1.3)
船长小于50m的船，强力甲板厚度应不小于表2.1.1.1规定值，实取t=6mm。
船中部甲板边板的宽度应不小于0.1B，实取宽度为1200mm。
2、甲板边板(§8.3.6)
中部区域的甲板边板
实船中部甲板边板取t＝8mm，实船艏艉部分甲板取t＝6mm。
m
半 波 高
r
1.25（A级）
m
长深比
L/D=90.60/7.80=11.84<25
宽深比
B/D=15.20/7.80=2.46<4.0
符合规范要求。
二、构件计算：
（一）、外板：
1、船底板：（§2.3.2&§8.3.1）
双壳船在全船长度范围内的船底板厚度t不小于下列两式
大舱口船货舱区域的船底板厚度t应不小于按下式及本篇2.3.2.2式计算所得之值：
式中：L、s、a同本篇2.3.2.1式；
α、β、γ，按船舶骨架形式，由下表选取：
实取t＝6㎜
平板龙骨的宽度应不小于0.1B，且应不小于0.75m。
本船平板龙骨实取t＝6㎜，宽度为1200mm.
2、舭列板：（§2.3.3）
舭列板厚度应按船中部船底板厚度增加0.5mm。若船底板厚度大于8mm时，则舭列板厚度可与船底板厚度相同。实取t＝6.5㎜，采用圆舭，R=600mm，且超过实肋板以上150mm.
船舶总纵强度计算方法
6/6/2020
.
12
总纵强度计算
纵骨架式——假定在船底板架上只作用着水压力。直接承受水压力的构件是外 底板，外底板将水压力传给骨架（纵骨、肋板以及船底纵桁等），然后在传到 板架的支承周界（横舱壁及舷侧）上去，传力过程如下图.
6/6/2020
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13
总纵强度计算
甲板上的荷重也传给舱壁 和舷侧，横舱壁在这些力以 及与舷侧相交处的剪力作用 下取得平衡。
纵骨在传递水压力过程中将发生弯曲变形，与纵骨相连的外板部分 又将随纵骨弯曲而产生弯曲应力。
以此类推，外板中的弯曲应力将包含有板的弯曲应力、纵骨弯曲应 力、板架弯曲应力以及总纵弯曲应力等四种应力成分。
这就是船体构件承受多种作用、产生多种应力的工作特点。其变形 特征如下：
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210520/6/6
总纵强度计算
一总、纵引强言度计算
问题提出：
船舶在运营过程中，船体结 构的受力颇为复杂。尤其是船体所 受重力和浮力沿船长方向分布的不 一致，将产生弯曲变形及弯矩和弯 曲应力。
(这时弯曲应力大小如何衡准？)
解决思路：
将船体视为一根空心变断面且两端自由支撑的梁，来研究它的弯曲变形. 已成为研究船舶总纵强度(Longitudinal strength of ship)的标准方法。
第四类：同时承受总纵弯曲、板架弯曲、纵骨弯曲及板的 弯曲的纵向构件，如纵骨架式中的船底外板，其应力记为
1+2+3+4 以上各种弯曲，除总纵弯曲外均称为局部弯曲。
.
210720/6/6
总纵强度计算
由以上分析可知，船体纵向连续构件在总弯曲中所受到的正应 力，可以称为总合正应力。
它包括总弯曲正应力及局部弯曲正应力。
船体强度
1一引起船体梁总纵弯曲的外力计算1 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 重力p(x)与浮力b(x)是引起船体梁总纵弯曲的主要外力。
载荷q(x)，剪力N(x)，弯矩M(x)。
4 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。
5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。
6 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。
7 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。
②保持重量重心的纵向坐标不变，即要使近似分布曲线所围的面积的形心纵坐标与该项重量的重心坐标相等。
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29 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 静水剪力、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。
11 静波浪剪力和弯矩计算：船舶由静水进入波浪时，重量曲线p(x)并未改变，但水面线发生了变化，从而导致浮力的重新分布。
波浪下浮力曲线相对静水状态的浮力增量是引起静波浪剪力和弯矩的载荷。
船舶总纵强度计算方法
可是这些构件的端部，由于抵抗总纵弯曲的程度较小， 则应该按下图所示扣除斜线部分的构件剖面积。
2015-3-29
总纵强度计算
2015-3-29
总纵强度计算 相邻舱口之间的甲板、同样可视为间断构件，因此如 计算剖面选在下图所示的斜线区域内时，则斜线部分 的甲板面积应扣除。
2015-3-29
总纵强度计算
3）、强度计算中规定，凡甲板开口宽度超过甲板宽 度的20%者均应扣除。 纵桁腹板上的开口，如大于腹板高度的20%，则 应扣除开口部分。 至于纵向连续构件上的个别开口，如人孔、舷窗 等，计算剖面模数时不必扣除
2015-3-29
总纵强度计算
不同材料之间的相换算____依据变形相等
i
Ei
E
P P i Ei E Ei i E
一、引言
总纵强度计算
问题提出：
船舶在运营过程中，船体结 构的受力颇为复杂。尤其是船体所 受重力和浮力沿船长方向分布的不 一致，将产生弯曲变形及弯矩和弯 曲应力。 (这时弯曲应力大小如何衡准？)
解决思路：
将船体视为一根空心变断面且两端自由支撑的梁，来研究它的弯曲变形. 已成为研究船舶总纵强度(Longitudinal strength of ship)的标准方法。
2015-3-29
总纵强度计算
横骨架式——假定在船底板架上只作用着水压力。直接承受水压力的构件是外 底板，外底板将水压力传给骨架（纵骨、肋板以及船底纵桁等），然后在传到 板架的支承周界（横舱壁及舷侧）上去，传力过程如下图.
2015-3-29
总纵强度计算
纵骨架式——假定在船底板架上只作用着水压力。直接承受水压力的构件是外 底板，外底板将水压力传给骨架（纵骨、肋板以及船底纵桁等），然后在传到 板架的支承周界（横舱壁及舷侧）上去，传力过程如下图.
第二章 船体总纵强
二、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。 这些构件应记入船体梁的计算中。
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。
弯曲压应力。此时
0
横骨架式
cr i
计算时，将舷侧外板或纵舱壁板的受压部分沿高度方向等分成三
到四段。
每一段分别进行折减系数计算，其中总纵弯曲应力取平均值。
4.
总纵弯曲应力的第二次及更高次近似计算
若总纵弯曲压应力均未超过板的临界应力，则不需进行折减计算，可直 接按第一次近似总纵弯曲应力值进行强度校核；
（6） 舷侧外板的剪切稳定性
100 t b1
)2
cr 102 (
100 t s
)2
（7） 纵骨的稳定性计算
E
2 Ei
a 2 ( f be t )
计算纵骨稳定性的带板，当其受到的压缩应力大于临界应力时应作折减。
be
b 2
(1 )
另外，当根据上式计算得到的压缩应力若超过材料的比例极限，则必须对理 论欧拉应力进行修正，以考虑材料不服从虎克定律对稳定性的影响。
1. 船体构件的工作特征
简单梁理论计算总纵弯曲应力的方法在19世纪后叶引起了人们的质
疑。起因为内河船“玛丽”号横渡大西洋时折成两段的事实。
船底板的应力分布是不均匀的。 这是由于船底板受总纵弯曲压力而失稳。纵桁间板的应力大大小于相邻 纵桁的应力。
因此，对船体结构的要求，既要保证必要的强度，又要保
企业案例19--5000吨多用途船船体总纵强度计算书解析
企业案例19--5000吨多用途船船体总纵强度计算书解析
一、船体总纵强度计算依据
1、本船船体总纵强度计算依据《中华人民共和国船舶设计规范》CB/T1595-2024准则（以下简称规范）。
二、船体总纵强度计算基本数据
1、船舶类型：5000吨多用途船
2、船舶结构类型：平台结构
3、船体重心位置：纵轴距离水平轴距离7.8m
5、计算纵强度时个烧水平横距：垂距横距：4.5m，垂距弧度：10.1m
6、计算纵强度时烧水平垂距：横距横距：5.3m，横距弧度：10.6m
7、横坐标长度：19.3m
8、纵坐标长度：37.5m
9、横横截面面积：2.3m2
10、纵纵截面面积：2.8m2
三、船体总纵强度计算
1、按照规范进行纵强度计算，采用重心模式，根据计算结果得到船体总纵强度最小值Cmin为423.1t·m。
2、根据重心模式的计算结果，船体最小纵强度最大值Cmax为
520.1t·m，船体最大纵强度最小值Cmin为423.1t·m，船体最小纵强度最大值Cmax为471.6t·m。
总纵强度
第一章总纵强度计算外力的确定§1.1船舶在静水中的剪力和弯矩§1.2船舶静置于波浪中的剪力和弯矩§1.3船体波浪剪力和弯矩的数值计算§1.1船舶在静水中的剪力和弯矩一、概述二、重量曲线三、浮力曲线四、剪力弯矩的计算返回一、概述1. 计算模型：认为船舶是在重力和浮力作用下平衡于波浪上的一根梁q(x)=w(x)-b(x)q(x)单位长度垂向力；w(x)重力；b(x)浮力静水载荷、重力向下为正，浮力向上为正3、静水剪力和弯矩(1)剪力和弯矩符号，以下为一个船体梁断面建议大家复习一下微元体，由于选取的方式不同，将导致同一处的剪力或弯矩的大小相同，符号不同。
一般取左端面为准计算出剪力弯矩。
(2)积分法计算，设x 轴原点取在船艉⎪⎩⎪⎨⎧===∫∫∫∫dx dx x q dx x N x M q(x)dx x N x x00)()()()(计算思路：在平衡状态下，由w(x),b(x)得到q(x ）,通过微元体平衡，边界条件，得到N （x ）,M(x).返回二、重量曲线1. 船体重量组成—全船性重量、局部性重量一个重量分布曲线图2. 绘制重量曲线的方法——先分后合分：将船体重量划分为全船性重量与若干项局部性重量，分别处理；合：在同一站距内合并各项重量原则：a:静力等效—不改变重力大小及其对船肿的力矩大小。
b:分布范围大体一致全船性重量的分配方法1、围长法假设船体结构单位长度重量和剖面围长成比例。
A xlW xw h) () (⋅=船主体结构重量的总和，tfX剖面处围长，m船体全表面积2、抛物线法假定船体和舾装品构成的曲线可用抛物线和矩形之和表示。
总重量的一半作为均匀分布，另一半按抛物线分布。
用于无平行中体船。
3、梯形法重量分布用梯形曲线表示。
用于中间肥，两头尖瘦且中部有平行中体的船。
局部性重量的分布方法1、分布在两个理论站距内的重力⎩⎨⎧⋅=Δ⋅−+=aP L P P P P P 2/)(2121静力等效方程2、分布在三个理论站距内的重力先近似确定其中一个站距内的重力，然后可以比较简单地利用静力等效原则直接列出两个方程，从而求得不同理论站距内的分布载荷强度第一步：以1.5ΔL代替ΔL，使用静力等效方程求得P1、P2；第二步：将P1、P2分别向其相邻的两个理论站距内分布；最后，对中间理论站距迭加来自P1、P2的相应分布值。
总纵强度计算
=
π2D b2t
⋅ min{ f (m)}
x向半波数m = 1,2,K
其中 a 和 b 分别表示与压应力平行或垂直方向的边长， t 为板厚， D 为板的弯曲刚度，
π 2D b2t
=
π 2E 12(1 − μ 2 )
⋅ ⎛⎝⎜
t b
⎞⎠⎟
2
[船用钢材
π 2E
12(1 − μ2 )
≈
2
× 106
kgf
cm2 ≈ 2 × 105 N
②间断构件（参阅书 p.41 的图 2-1 和 2-2）
·船楼及甲板室——满足一定条件后，“削角”计入
·甲板开口区域——当开口宽度较大时，需扣除开口面积且“削角”
2. 异种材料的处理——化为基本材料（符号 E ′ E 表示异种材料与基本材料的弹性模量之比）
⎧变形相同(连续性) ε = σ E = σ ′ E′ ⎫ 为了不改变其它构件的受力状态，要求⎨⎩承载不变(静力等效) P = σ ⋅ a = σ ′ ⋅ a′⎬⎭
理，称为“等值梁”假设。
§2.2 总纵弯曲正应力的第一近似计算
序：粱的弯曲正应力计算及强度校核的主要步骤 ①剖面载荷M ( x) → ②危险剖面位置（Mmax） → ③剖面弯曲要素（中和轴及I）
→ ④弯曲应力（σ = z ⋅ M / I） → ⑤强度校核（σ max ≤ [σ ]）
一、船体计算剖面的选择
(
b a
+
a b
)2
]
σ
E
=
200⎛⎝⎜
100t a
⎞⎠⎟
2
⎛ ⎝⎜1
+
a2 b2
⎞2 ⎟ ⎠
≈
200⎛⎝⎜
第二章 - 总纵强度计算
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5、 平面简单板架的稳定性
l 3K 4 3 j ( ) 4 Ei ( ) l j 4 B EIb K B4
b I B i
当横梁惯性矩I有
B B I I cr i j ( ) l b
失稳前：板中压应力沿板宽度均匀分布 失稳后： A、板仍能继续工作。与孤立板不同的是，刚周界将 阻止失稳板的自由趋紧 B、板中压应力重新分布。出现刚性区和柔性区， 二者应力不同
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2. 板的减缩系数
失稳板的承载能力
E P i A刚 ( E ) A柔 i ( A刚 A柔 ) i ( A刚 A柔 ) i
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二、计算的结构对象——以纵式构架为主
1.
纵式构架——板格长边∥船长方向
2.
横式构架——板格长边⊥船长方向
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三、船体构件的分类与载荷传递
1. 纵向构件与横向构件 构件设置的方向（平行∥或⊥船长）：
纵构件—纵桁, 纵骨, 纵舱壁, 船体外板和甲板板 横构件—肋骨框架( 肋板, 肋骨和横梁 ), 横舱壁
其中船体总纵弯曲应力由纵构件承受，而横构件 则起保证船体刚度的作用。
2. 构件载荷传递分析
力由刚度较小的构件传递给直接支持它的刚度较 大的构件。 同一构件在受力和传递力过程中可能受到多种力 的作用，产生多种应力。为了区分这些应力，将 船体构件中的应力分为：总纵弯曲应力σ1、板架 弯曲应力σ2、纵骨弯曲应力σ3和板格弯曲应力σ4。
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概述 一、问题的提出 1874年内河船Mary号横渡大西洋被折断的事 后强度估算表明： 按等值梁理论确定的只是第一次近似；而要 获得真实的，还需计及构件失稳的影响。
船舶总纵强度计算实例
四、静波浪剪力NW及弯矩MW的计算
浮力
B1=12.902.6KN
浮心纵坐标 xb1=-4.559m
精度检查
W B2 121006 .4 120902 .6 0.09% 0.1% W 121006 .4 x g xb 2 L 4.464 4.559 0.06% 0.1% 148
2、静水剪力NS及弯矩MS的计算
B1=118843.6KN
浮心纵坐标 xb1=-4.85m
(2)第二次近似计算 首吃水
df2 W B1 x g xb L d f1 xf gh R 2
尾吃水
d a2
W B1 x g xb d a1 gh R
L xf 2
3、查得压载到港状态下的有关参数 1. 总重量 W=121006.4KN 2. 浮心纵向坐标 xb=0.15m 3. 重心纵向坐标 xg=-4.464m 4. 水线面面积 A=2570m 5. 平均吃水 dm=5.17m 6. 纵稳心半径 R=222.26m 7. 漂心纵向坐标 xf=-1.35m
（二）波型与波浪要素 坦谷波，λ=L=148.0m 波高 h=6.0m
三、压载到港状态的静水剪力和弯矩计算 1、船舶在静水中平衡位置的确定 （1）第一次近似 L 首吃水 d d x g xb x
f1 m
Hale Waihona Puke R2f
尾吃水 浮力
d a21 d am
x g xb L xf R 2
第七讲
1、总纵强度计算实例
教学目的： １、掌握剪力和弯矩的计算实例
剪力和弯矩计算实例
• 选取压载到港状态进行计算 • 静水中处于中拱状态 （一）主要数据及原始资料 1、主要数据： 计算船长 L=148.0m 海水密度 ρ=1.025t/m3 船 宽 B=25.0m 重力加速度 g=9.80m 2、原始资料 （1）全船重量重心汇总表 （2）静水力曲线图 （3）邦戎曲线图
2船体总纵强度计算
2船体总纵强度计算船舶强度与结构设计第2章船体总纵强度计算根据梁弯曲理论：σ=M?Z I（2-1）对于一定计算状态，可求出作用于船体剖面上的弯矩M值。
为了计算剖面弯曲应力σ，还必须先计算剖面对水平中和轴的惯性矩I，以及剖面任意构件至水平中和轴的距离Z等剖面要素。
2.1 船体总纵弯曲应力第1次近似计算2.1.1 船体剖面要素计算由于船体结构对称于中纵剖面，一般只需对半个剖面进行剖面要素的计算。
具体步骤如下：首先，画出船体计算剖面的半剖面图，如图2-1所示。
然后，对纵向强力构件进行编号，并注意把所有至中和轴距离相同的构件列为一组进行编号；选取图2-1 船体横剖面图参考轴O′?O′，该轴可选在离基线0.45倍～0.50倍型深处。
最后，列表进行计算，并分别求出各组构件剖面积Ai，其形心位置至参考轴的距离Zi（按所选定的符号法则，在参考轴以上的构件Zi取为正），静力矩AiZi，惯性矩AiZi。
对于高度较大的垂向构件，如舷侧板等，还要计算其自身惯性矩i0=Aihi/12（hi为该构件的垂直高度，这种表达式也适用于倾斜板的剖面）。
则得：2219船舶强度与结构设计∑Ai=Ai（2-2）∑AZii=B 2i∑(AZ+i0)=C 剖面水平中和轴至参考轴的距离为：Δ=B(m) A（2-3）由移轴定理，剖面对水平中和轴的惯性矩为：B2I=2(C?ΔA)=2(C? （cm2 ·m2）A2（2-4）任意构件至中和轴的距离为：Zi′=Zi?Δ=Zi?B （m）A（2-5）最上层连续甲板和船底是船体剖面中离中和轴最远的构件，构成了船体梁的上下翼板。
构成船体梁上翼板的最上层连续甲板通常称为强力甲板。
设中和轴至强力甲板和船底的垂直距离分别为Zd和Zb，则强力甲板和船底处的剖面模数分别为：IIWd=，Wb= ZdZb（2-6）在一般船舶中，中和轴离船底较近，即Zd>Zb，因此Wd<Wb。
所以，有时也称强力甲板处剖面模数为船体剖面的最小剖面模数。
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1 概述本船为2500t起重船，调遣航行区域为Ⅰ类海域，起吊作业为Ⅱ类海域。
船体总纵强度主要依据《钢质海船入级与建造规范》（2006）（以下简称《海规》）对起重船总纵强度的要求进行校核。
2 主要量度船长L105.6m型宽B42.0m型深D8.0m结构吃水d 5.8m梁拱f0.2m肋距s 1.6m3静水剪力和弯矩计算3.1计算工况根据本船实际工作情况，核算以下状态：1航行状态（1）全部燃料及备品（2）10％燃料及备品2避风状态（同航行状态）（1）全部燃料及备品（2）10％燃料及备品3工作状态（1）全部燃料及备品（2）10％燃料及备品4 过桥状态（1）全部燃料及备品（2）10％燃料及备品3.2各状态下静水剪力和弯矩计算 1．航行状态 （1）全部燃料备品站号 位置 浮力 重量 净载荷 剪力 弯矩 m t/m t/m 10kN/m kN kN.m st 1 -52.8 0 0 0 0 0 st 2 -47.52 102.461 52.116 -50.346 -560 440 st 3 -42.24 151.279 235.697 84.418 2800 3820 st 4 -36.96 150.897 59.236 -91.661 2960 25240 st 5 -31.68 150.515 106.345 -44.171 -20 31110 st 6 -26.4 150.134 159.176 9.042 -110 29510 st 7 -21.12 149.752 163.416 13.664 310 30030 st 8 -15.84 149.371 203.98 54.609 1700 34150 st 9 -10.56 148.989 197.523 48.534 4420 50590 st 10 -5.28 148.608 107.754 -40.854 12370 99330 st 11 0 148.226 91.066 -57.16 9390 157050 st 12 5.28 147.844 92.55 -55.294 6420 198860 st 13 10.56 147.463 94.034 -53.429 3550 225260 st 14 15.84 147.081 79.071 -68.01 280 236000 st 15 21.12 146.7 60.546 -86.154 -3330 228190 st 16 26.4 146.318 60.57 -85.748 -7870 198740 st 17 31.68 145.937 60.594 -85.343 -12380 145400 st 18 36.96 145.555 211.578 66.022 -17950 61220 st 19 42.24 145.174 660.233 515.06 -2610 -2970 st 20 47.52 95.593 57.733 -37.86 -140 2050 st 2152.858.04558.045 0 0剪力/kN-20000-15000-10000-500005000100001500013579111315171921航行状态航行状态下全部燃料备品静水剪力弯矩/kN.m-500005000010000015000020000025000013579111315171921航行状态航行状态下全部燃料备品静水弯矩（2）10%燃料备品剪力/kN-25000-20000-15000-10000-500005000100001500013579111315171921航行状态10％航行状态下10%燃料备品静水剪力弯矩/kN.m5000010000015000020000025000030000035000013579111315171921航行状态10％航行状态下10%燃料备品静水弯矩站号 位置 浮力 重量 净载荷 剪力 弯矩 m t/m t/m 10kN/m kN kN.m st 1 -52.8 0 0 0 0 0 st 2 -47.52 98.376 52.116 -46.26 -350 1060 st 3 -42.24 146.916 298.258 151.341 5840 11610 st 4 -36.96 146.258 121.508 -24.751 9530 58450 st 5 -31.68 145.6 106.345 -39.255 8900 107270 st 6 -26.4 144.942 104.266 -40.676 6870 149110 st 7 -21.12 144.284 108.507 -35.777 4680 179660 st 8 -15.84 143.626 121.622 -22.004 2980 199610 st 9 -10.56 142.968 115.165 -27.803 1670 212220 st 10 -5.28 142.31 107.754 -34.556 7830 238890 st 11 0 141.651 91.066 -50.586 5190 273610 st 12 5.28 140.993 92.55 -48.443 2570 294240 st 13 10.56 140.335 94.034 -46.301 70 301370 st 14 15.84 139.677 79.071 -60.606 -2820 294840 st 15 21.12 139.019 60.546 -78.473 -6030 271810 st 16 26.4 138.361 60.57 -77.791 -10150 229290 st 17 31.68 137.703 60.594 -77.109 -14240 165090 st 18 36.96 137.045 211.578 74.533 -19370 72360 st 19 42.24 136.387 660.233 523.847 -3570 1980 st 20 47.52 86.529 57.733 -28.796 -620 3260 st 2152.858.04558.045 0 02．避风状态 （1）全部燃料备品-20000-15000-10000-500005000100001500013579111315171921避风状态避风状态下全部燃料备品静水剪力站号 位置 浮力 重量 净载荷 剪力 弯矩 m t/m t/m 10kN/m kN kN.m st 1 -52.8 0 0 0 0 0 st 2 -47.52 102.461 52.116 -50.346 -560 440 st 3 -42.24 151.279 235.697 84.418 2800 3820 st 4 -36.96 150.897 59.236 -91.661 2960 25240 st 5 -31.68 150.515 106.345 -44.171 -20 31110 st 6 -26.4 150.134 159.176 9.042 -110 29510 st 7 -21.12 149.752 163.416 13.664 310 30030 st 8 -15.84 149.371 203.98 54.609 1700 34150 st 9 -10.56 148.989 197.523 48.534 4420 50590 st 10 -5.28 148.608 107.754 -40.854 12370 99330 st 11 0 148.226 91.066 -57.16 9390 157050 st 12 5.28 147.844 92.55 -55.294 6420 198860 st 13 10.56 147.463 94.034 -53.429 3550 225260 st 14 15.84 147.081 79.071 -68.01 280 236000 st 15 21.12 146.7 60.546 -86.154 -3330 228190 st 16 26.4 146.318 60.57 -85.748 -7870 198740 st 17 31.68 145.937 60.594 -85.343 -12380 145400 st 18 36.96 145.555 211.578 66.022 -17950 61220 st 19 42.24 145.174 660.233 515.06 -2610 -2970 st 20 47.52 95.593 57.733 -37.86 -140 2050 st 2152.858.04558.045 0 0-500005000010000015000020000025000013579111315171921避风状态避风状态下全部燃料备品静水弯矩（2）10%燃料备品剪力/kN-25000-20000-15000-10000-500005000100001500013579111315171921避风状态10％避风状态下10%燃料备品静水剪力站号 位置 浮力 重量 净载荷 剪力 弯矩 m t/m t/m 10kN/m kN kN.m st 1 -52.8 0 0 0 0 0 st 2 -47.52 98.376 52.116 -46.26 -350 1060 st 3-42.24 146.916 298.258151.341584011610st 4 -36.96 146.258 121.508 -24.751 9530 58450 st 5 -31.68 145.6 106.345 -39.255 8900 107270 st 6 -26.4 144.942 104.266 -40.676 6870 149110 st 7 -21.12 144.284 108.507 -35.777 4680 179660 st 8 -15.84 143.626 121.622 -22.004 2980 199610 st 9 -10.56 142.968 115.165 -27.803 1670 212220 st 10 -5.28 142.31 107.754 -34.556 7830 238890 st 11 0 141.651 91.066 -50.586 5190 273610 st 12 5.28 140.993 92.55 -48.443 2570 294240 st 13 10.56 140.335 94.034 -46.301 70 301370 st 14 15.84 139.677 79.071 -60.606 -2820 294840 st 15 21.12 139.019 60.546 -78.473 -6030 271810 st 16 26.4 138.361 60.57 -77.791 -10150 229290 st 17 31.68 137.703 60.594 -77.109 -14240 165090 st 18 36.96 137.045 211.578 74.533 -19370 72360 st 19 42.24 136.387 660.233 523.847 -3570 1980 st 20 47.52 86.529 57.733 -28.796 -620 3260 st 2152.858.04558.045 0 0弯矩/kN.m5000010000015000020000025000030000035000013579111315171921避风状态10％避风状态下10%燃料备品静水弯矩3．工作状态 （1）全部燃料备品站号 位置 浮力 重量 净载荷 剪力 弯矩m t/m t/m 10kN/m kN kN.m st 1 -52.8 0 0 0 0 0 st 2 -47.52 94.258 52.116 -42.142 50 -5050 st 3 -42.24 149.838 511.785 361.948 18200 29520 st 4 -36.96 156.218 -334.638 -490.857 16050 141060 st 5 -31.68 162.599 106.345 -56.254 870 162500 st 6 -26.4 168.98 159.176 -9.804 -50 156300 st 7 -21.12 175.361 163.416 -11.945 -790 146980 st 8 -15.84 181.742 203.98 22.238 -940 134110 st 9 -10.56 188.122 197.523 9.401 -100 124540 st 10 -5.28 194.503 107.754 -86.749 25680 191980 st 11 0 200.884 91.066 -109.818 20100 306010 st 12 5.28 207.265 92.55 -114.715 14170 389450 st 13 10.56 213.646 94.034 -119.611 7980 440910 st 14 15.84 220.026 79.071 -140.955 1040 458260 st 15 21.12 226.407 60.546 -165.861 -6600 436720 st 16 26.4 232.788 60.57 -172.218 -15520 371330 st 17 31.68 239.169 60.594 -178.575 -24790 257930 st 18 36.96 245.55 423.54 177.99 -36960 77840 st 19 42.24 251.93 1502.119 1250.189 740 -48850 st 20 47.52 209.112 57.733 -151.379 6030 -7140 st 2152.858.04558.045 0剪力/kN-50000-40000-30000-20000-10000010000200003000013579111315171921工作状态工作状态下全部燃料备品静水剪力弯矩/kN.m-10000010000020000030000040000050000013579111315171921工作状态工作状态下全部燃料备品静水弯矩（2）10%燃料备品剪力/kN-40000-30000-20000-10000010000200003000013579111315171921工作状态10％工作状态下10%燃料备品静水剪力站号 位置 浮力 重量 净载荷 剪力 弯矩 m t/m t/m 10kN/m kN kN.m st 1 -52.8 0 0 0 0 0 st 2 -47.52 67.787 52.116 -15.672 1360 -3800 st 3 -42.24 125.353 555.937 430.583 22680 43330 st 4 -36.96 133.721 -475.577 -609.298 19530 180510 st 5 -31.68 142.088 106.345 -35.744 1730 206630 st 6 -26.4 150.456 104.266 -46.189 -350 201410 st 7 -21.12 158.823 108.507 -50.317 -3070 183360 st 8 -15.84 167.191 121.622 -45.569 -5770 150660 st 9 -10.56 175.558 115.165 -60.393 -8570 104040 st 10 -5.28 183.926 107.754 -76.172 25880 146190 st 11192.29391.066 -101.22720800260710st 12 5.28 200.661 92.55 -108.11 15280347040st 13 10.56 209.028 94.034 -114.994 9390 403230 st 14 15.84 217.395 79.071 -138.324 2630 426600 st 15 21.12 225.763 60.546 -165.217 -4920 411800 st 16 26.4 234.13 60.57 -173.561 -13860 353340 st 17 31.68 242.498 60.594 -181.904 -23250 246500 st 18 36.96 250.865 423.552 172.687 -35650 72030 st 19 42.24 259.233 1502.167 1242.935 1720 -50510 st 20 47.52 218.401 57.733 -160.668 6580 -6680 st 2152.80 58.04558.045 0弯矩/kN.m-100000010000020000030000040000050000013579111315171921工作状态10％工作状态下10%燃料备品静水弯矩4．过桥状态 （1）全部燃料备品站号 位置 浮力 重量 净载荷 剪力 弯矩m t/m t/m 10kN/m kN kN.m st 1 -52.8 0 0 0 0 0 st 2 -47.52 167.103 179.546 12.442 1330 6710 st 3 -42.24 167.953 -144.278 -312.232 620 17870 st 4 -36.96 167.541 362.226 194.686 -12030 -14460 st 5 -31.68 167.128 246.523 79.395 -4780 -52120 st 6 -26.4 166.715 211.227 44.512 -1730 -67140 st 7 -21.12 166.303 183.489 17.186 -250 -71350 st 8 -15.84 165.89 183.446 17.556 740 -69830 st 9 -10.56 165.477 423.053 257.575 3590 -63590 st 10 -5.28 165.064 143.737 -21.327 12800 -17460 st 11164.652140.75 -23.902 1172041440st 12 5.28 164.239 137.763 -26.476 1051094840st 13 10.56 163.826 89.908 -73.918 7580 139130 st 14 15.84 163.413 79.88 -83.533 3800 166570 st 15 21.12 163.001 69.852 -93.149 -440 174780 st 16 26.4 162.588 59.824 -102.764 -5140 161520 st 17 31.68 162.175 73.776 -88.399 -9440 126440 st 18 36.96 161.763 -72.382 -234.144 -15140 70390 st 19 42.24 161.35 398.61 237.26 -15240 -9490 st 20 47.52 159.674 133.427 -26.247 8720 -34210 st 2152.80 58.04558.045 0剪力/kN-20000-15000-10000-500005000100001500013579111315171921过桥状态过桥状态下全部燃料备品静水剪力弯矩/kN.m-100000-5000005000010000015000020000013579111315171921过桥状态过桥状态下全部燃料备品静水弯矩（2）10%燃料备品剪力/kN-20000-15000-10000-5000050001000013579111315171921过桥状态10％过桥状态下10%燃料备品静水剪力站号 位置 浮力 重量 净载荷 剪力 弯矩 m t/m t/m 10kN/m kN kN.m st 1 -52.8 0 0 0 0 0 st 2 -47.52 153.766 200 46.234 4580 22100 st 3 -42.24 155.008 -123.443 -278.45 5490 52630 st 4 -36.96 154.987 383.444 228.457 -5540 47460 st 5 -31.68 154.966 191.41 36.444 2100 43760 st 6 -26.4 154.945 156.316 1.371 3090 56720 st 7 -21.12 154.924 128.779 -26.145 2490 70550 st 8 -15.84 154.903 101.051 -53.853 500 78710 st 9 -10.56 154.883 340.764 185.881 -80 75480 st 10 -5.28 154.862 143.737 -11.125 8310 99850 st 11154.841140.75-14.0917710138270st 12 5.28 154.82 137.763 -17.057 6960173450st 13 10.56 154.799 89.908 -64.891 4470 201700 st 14 15.84 154.778 79.88 -74.898 1120 215180 st 15 21.12 154.757 69.852 -84.905 -2720 211410 st 16 26.4 154.737 59.824 -94.913 -7030 188080 st 17 31.68 154.716 73.776 -80.939 -10960 144730 st 18 36.96 154.695 -72.382 -227.077 -16310 82140 st 19 42.24 154.674 398.61 243.936 -16080 -2670 st 20 47.52 153.39 133.427 -19.963 8190 -30770 st 2152.80 58.04558.045 0弯矩/kN.m-500005000010000015000020000025000013579111315171921过桥状态10％过桥状态下10%燃料备品静水弯矩3.3 各状态下的最大静水弯矩和剪力各状态下的最大静水弯矩和剪力绝对值包络线图如下：最大剪力/kN500010000150002000025000300003500040000123456789101112131415161718192021最大剪力最大弯矩/kNm100000200000300000400000500000123456789101112131415161718192021最大弯矩4船体弯曲强度校核依据《钢质海船入级与建造规范》（2006）13.2.1节，对起重船总纵强度的要求进行校核。