船舶强度
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。
中国船级社 船舶强度直接计算指南
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船舶强度核算—局部强度的校核
“ Q”轮许用均布载荷和集中载荷一览表
某轮车辆许用甲板载荷
堆积负荷
船舶局部强度
三、用经验方法确定的允许负荷 1．上甲板： 允许负荷：
(kPa)
Hc—甲板设计堆高，重结构取1.5m,
轻结构取1.2m。
μ — 设计舱容系数。
三、用经验方法确定的允许负荷
2．中间甲板和底舱：
允许负荷：
实际值的计算
1）集中载荷 P ' 9.81W n
2）均布载荷
Pd
'
9.81 A
Pi
已知重量和底面积
已知高度和积载因数
Pd
'
9.81
hi SFi
四、船舶局部强度条件的校核
2．集装箱船局部强度条件的校核步骤：
1）计算实际值：Pc=∑Pi 2）查取允许值：Ps 3 ) 比较：Pc≤ Ps
四、保证满足船舶局部强度的措施
任务二： 局部强度校核
船舶局部强度
一、船舶局部强度概述 局部强度(local strength)： 船体结构具有抵抗在局部外力作用下产生的局部极度变形或损坏的
能力。 重点考虑的船体局部位置：甲板、平台、舱底、舷侧、舱口、首尾
等。 船舶必须满足局部强度条件。
船舶局部强度
二、局部强度的表示方法 许用符荷的表示方法： 船体局部的允许负荷量可在船舶有关资料中查取。 1．均布载荷：kPa 2．集中载荷：kN 3．车辆甲板负荷：车轮 4．堆积负荷：集装箱
1）考虑船龄
2）货物均匀分布
3）加横跨骨材的衬垫
4）舱盖上不装重货
5）散货平舱
6）控制落底速度
7）注意局部强度的校核
(kPa)
H d — 舱高。 无设计值时，取rc=0.72 t/m3, 重结构取rc=1.2 t/m3。 rc =1/μ
第三章 船舶强度.
第一节船舶强度概述船舶是一种由板材和骨架构成的浮动建筑物。
船体在重力、浮力、船体摇荡运动中的惯性力、风浪力等外力作用下，将不可避免地发生变形。
为保证船舶安全，船体结构必须具有抵抗发生过大变形和破坏的能力，这种能力称为船舶强度。
按照外力分布和船体结构变形范围的不同，船舶强度可分为总强度和局部强度，而总强度又按外力分布及相应船体变形的不同方向，分为纵向强度和横向强度。
对于营运船舶，主要应考虑船舶的总纵强度和局部强度。
营运中的船舶，为保证船舶安全运输及合理使用，应确保船舶具有足够的强度，这就要求船舶使用者通过合理配置载荷重量、优化载荷装卸顺序、限制载荷就位速度、减小航行中波浪冲击等措施来改善船体受力状态以确保船舶处于良好的营运状态。
第二节船舶总纵强度船舶产生纵向变形的原因： 1．船舶总纵强度概念船舶总纵强度是指船体整个结构抵御纵向变形或破坏的能力。
将船体视为一根空心变断面且两端自由支持的梁，船舶总纵强度研究的是船体在外力作用下整个船体梁所具有的抵御纵向弯曲、剪切和扭转的能力。
2．船舶纵向变形的原因作用于船体上的外力包括重力、浮力、摇荡时的惯性力、螺旋桨的推力、水对船体的阻力、波浪的冲击力等。
由于惯性力、推力、水阻力和波浪的冲击力对船舶总纵强度影响很小，故可忽略不计，而只考虑分布于船体上的重力和浮力。
从整体上讲，船舶重力和浮力大小相等、方向相反并作用于同一垂线上，但这两个力沿船长方向各区段内其大小并不都是相等的，即重力和浮力沿纵向分布规律不一致，由此导致船舶纵向发生变形。
重力、浮力、载荷沿船舶纵向分布：1．重力包括船体、机器设备、燃料、淡水、各种备品、压载水、所载货物等项重力。
由于船体结构和各类载重分布的不连续性，重力纵向分布呈跳跃状。
2．浮力是指船在平静水中或静置于波浪中，舷外水对船体压力的合力。
浮力纵向分布也是不均匀的，它取决于船体水线下的体积和形状。
3．载荷及载荷曲线沿纵向上船体各区段所受重力和浮力的差值就是该区段船体上所受垂向合外力，称为载荷。
船舶工程中的强度与稳性问题研究
船舶工程中的强度与稳性问题研究船舶工程是一门应用力学和海洋学知识，从设计、制造、检验到使用和维护各方面对船舶及其辅助设备进行全面掌握和研究的学科，与实际生活息息相关。
在船舶工程任务中，船舶的强度和稳性问题尤为重要。
强度问题船体强度是船舶产生载荷时所承受荷载、外界环境力量及其它影响的能力。
船舶设计中最基本原则之一是船舶中的最弱环节应具有所需的承载能力。
因此，船体构件的满足最小强度条件是设计过程中的主要问题之一，也是船舶技术领域中的研究热点。
根据不同造船材料的特性，其强度的评定方法也不尽相同。
对于钢材船舶，其强度评定与制造技术和钢材性质有关，一般采用两种最典型方法来评估船体强度：计算机模拟分析和试验验证。
计算机模拟分析是近年来快速发展的现代船舶设计和研发方法之一，其中包含广泛的机械学习、人工智能、计算流体力学等综合应用分析技术，已经成为船舶设计过程中不可或缺的工具。
针对船舶结构构件的强度试验活动同样是船舶研发过程中不可或缺的部分。
一方面，通过模拟海洋环境下的不同负载情况来检验和验证船舶的强度，也是验证计算机模拟结果的重要环节。
另一方面，通过强度试验，针对某些复杂情况下的结构构件，对于修正计算模型、确定实际荷载值、证明实际结构强度等方面有着不可替代的作用。
船舶重载既是船舶强度评估的一个主要问题，也是船舶安全评估中的一个热点研究问题。
船舶重载常常存在着误差，尤其是当人员、货物和设备的重心位置变化时，误差更容易发生。
此时，应对船舶初始装载状态进行实时监测，及时发现变化，进而对潜在的安全问题进行预防和修复。
稳性问题稳性问题的本质是船舶在复杂海况下的受力状态，特点是不断变化和不断出现新的影响因素。
稳性力学在船舶工程中被广泛应用，其目的是研究船舶平衡状态和支持力量之间的关系，确保船舶能够稳定运行。
稳性问题既牵涉到船舶的设计、建造和维护，也与运营过程中的船舶操纵有关。
在船舶设计时，稳性问题已经开始被考虑。
而在建造过程中，计算出船舶的稳性特性，则是后续验证其稳定性的基础。
中国船级社 船舶强度直接计算指南
中国船级社船舶强度直接计算指南1.船舶强度计算是船级社评定船舶结构强度的重要依据。
The calculation of ship strength is an important basisfor the classification society to evaluate the structural strength of ships.2.船舶结构强度直接计算是基于船舶的结构特征和材料性能进行的计算。
Direct calculation of ship structural strength is based on the structural characteristics of the ship and the performance of materials.3.直接计算方法可以准确地评估船舶的强度和稳定性。
The direct calculation method can accurately evaluate the strength and stability of the ship.4.船舶强度直接计算需要考虑船舶在不同载荷和海况下的应力和变形情况。
stress and deformation of the ship under different loads and sea conditions.5.船舶强度直接计算主要包括静力计算和动力计算两种方法。
Ship strength direct calculation mainly includes two methods: static calculation and dynamic calculation.6.通过静力计算可以评估船舶在静止状态下的结构强度情况。
Static calculation can be used to evaluate the structural strength of the ship in a static state.7.动力计算则是评估船舶在航行和发生船舶运动时的强度情况。
船舶强度的概念
船舶强度的概念嘿，朋友们！今天咱来唠唠船舶强度这个事儿。
你想啊，船舶就好比是咱在大海上的移动房子，要是这房子不结实，那可不得出大乱子嘛！船舶强度，简单来说，就是船舶能承受多大的力。
这就跟咱人一样，有的人身体壮实，能抗住很多压力，而有的人就比较脆弱。
船舶也是如此啊！一艘船要是强度不够，在海上遇到点风浪，那可能就摇摇晃晃，甚至有散架的危险，这多吓人呀！咱可以把船舶强度想象成是一个大力士。
这个大力士得有足够的力气来应对各种情况。
比如说，船体结构得牢固吧，不能说随便碰一下就破个洞啥的。
还有啊，船上的各种设备、机器啥的，也得稳稳当当的，不能一颠簸就掉下来或者坏了。
你说要是在海上航行着，突然船的某个地方裂了，那可咋办？那不就跟咱家里房子漏了一样嘛，得赶紧修啊！可在海上哪有那么容易修呀，所以一开始就得把船舶强度给搞好。
咱再想想，船舶在海上要面对多大的压力呀！海水的压力、风浪的冲击、货物的重量等等。
这就好像一个人背着很重的东西，还得在狂风暴雨中走路，得多难呀！要是这人身体不强壮，那肯定走不了几步就趴下了。
船舶也是这样啊，强度不够，怎么能在大海上安全航行呢？你看那些大船，为啥造得那么结实？不就是为了保证强度嘛！它们就像是海上的勇士，不管遇到什么困难都能勇往直前。
而那些强度不行的船呢，就只能小心翼翼的，稍微有点风浪就吓得不行。
咱平时过日子还得注意身体呢，船舶也得注意强度呀！船东们得舍得花钱，把船造得结实点，船员们也得好好爱护船，别乱折腾。
只有这样，船舶才能在大海上安全地航行，把货物送到目的地，把乘客平安送回家。
总之，船舶强度可不是小事儿，这关系到船舶的安全，关系到大家的生命和财产。
咱可不能马虎，得重视起来呀！让我们一起为船舶的强度加油，让它们在大海上乘风破浪，勇往直前！。
船舶强度与设计名词解释
船舶强度与设计名词解释
1、相当厚度：船体板厚度与所有纵骨剖面积平铺
2、骨架带板：与骨架相联在骨架受力发生变形时，一起与骨架抵抗变形并作为骨架梁的一部分参加计算骨架梁的剖面积、惯性矩、剖面模数等几何要素的有一定宽度的钢板
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：船舶在某一计算状态下，描述浮力沿船长分布状况的曲线。
5、总纵强度：船体梁抵抗总纵弯曲的能力
6、局部强度：船体抵抗局部变形失稳破坏的能力
7、剖面模数：W=I/1Z1。
即为剖面模数。
它是表征船体结构抵抗弯曲变形能力的一种几何特征，衡量船体总纵强度
8、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
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、总纵弯矩：静水弯矩和静波浪弯矩的代数和
11、剖面利用系数：实际所用的各种型材，其最小剂面模数仅为理想剂面的剖面模数的一部。
分，即w=yw0，y即为剖面利用系数。
12、剖面模数比面积：产生单位剖面模数所需的面积。
13、剖面惯性比面积：产生单位剖面惯性矩所需的面积。
14、极限弯矩：在船体剂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。
— 1 —。
船舶强度
第五章船舶强度1. ，则其扭转强度越差。
A 船越长B 船越宽C 船越大D 甲板开口越大2.船首尾端所受的总纵弯曲力矩，所受的局部作用力。
A 较小，较小B 较大，较大C 较小，较大D 较大，较小3.船体发生纵向弯曲变形和破坏是由于。
A 局部强度不足B 总纵弯曲强度不足C 横向强度不足D 扭转强度不足4.船体中拱时，甲板受到，船底受到。
A 拉应力；拉应力B 压应力；压应力C 拉应力；压应力D 压应力；拉应力5.各层甲板中强度最大的一层甲板是。
A 平台甲板B 艇甲板C 起居甲板D 强力甲板6.加强船舶首尾端结构，是为了提高船体的。
A 总纵强度B 横向强度C 扭转强度D 局部强度7.同一层甲板中强度最大的区域是。
A 首端B 尾端C 首尾两端D 船中前后8.同一船舶，甲板所受的总纵弯曲应力比船底所受的弯曲应力。
A 大B 小C 一样D 大小不定9.尾机船不满足纵向强度的主要危险在于其压载营运状态，这时船舶处于。
A 中垂B 中拱C 中垂或中拱D 中垂中拱不存在10.尾机型船最适宜于。
A 客船B 油轮C 高速船D 客货船11.下述船舶营运状态中会产生中拱变形。
A 中机型船轻载，波峰在船中B 中机型船满载，波谷在船中C 尾机型船，首尖舱加压载，波峰在船中D A，B，C均会产生12.中机型船比尾机型船容易调整。
A 载货量B 稳性C 吃水差D 强度13.中机型货船满载航行遇到波浪时，可能会发生最大的A 中拱弯曲变形B 中垂弯曲变形C 扭曲变形D 严重振动14.重力与浮力之差在纵向上的分布称为。
A 重力曲线B 载荷曲线C 切力曲线D 弯矩曲线15.船舶纵向强度是指船舶结构抵抗。
A 船体沿船宽方向发生损坏及变形的能力B 各层甲板沿船长方向发生扭曲变形的能力C 船体沿船长方向产生剪切及弯曲变形的能力D 载荷和水压力作用保持不损坏和不发生很大变形的能力16.船舶发生中拱变形时。
A 中部浮力小于重力，首尾部重力大于浮力B 中部浮力小于重力，首尾部重力小于浮力C 中部浮力大于重力，首尾部重力大于浮力D 中部浮力大于重力，首尾部重力小于浮力17.船舶轻载时，主要考虑船体的。
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。
船舶结构的强度分析
船舶结构的强度分析船舶作为一种重要的水上交通工具，其结构的强度对船舶的安全和运行能力至关重要。
船舶结构的强度分析是对船舶结构在不同负荷情况下的性能进行评估和预测的过程，它在船舶设计、制造和运营中起着重要的作用。
一、船舶结构的强度要求船舶结构的强度要求是为了确保船舶在各种复杂的工作条件下仍能够承受各种力学载荷，并保持结构的完整性和稳定性。
船舶在航行中会受到来自波浪、风力、潮流等外部力的作用，同时还要承受自身的结构重量以及载货量的影响。
因此，船舶结构的强度分析需要考虑这些作用力，并进行综合分析。
二、船舶结构的强度分析方法船舶结构的强度分析一般通过有限元分析方法来进行。
有限元分析是一种数值分析方法，它将结构划分为许多小的有限元，通过计算每个有限元的应力和应变，并进行相应的求解和模拟，从而得到结构的强度分布和整体性能。
有限元分析方法不仅能够更真实地反映船舶结构的受力状态，还具有较高的计算精度和计算效率。
三、船舶结构的强度分析参数在船舶结构的强度分析中，有一些重要的参数需要考虑，如材料的力学性能、船舶的尺寸和形状、载荷分布以及液体和气体的影响等。
不同的船舶类型和用途，其结构的强度要求和分析参数也会有所不同。
例如，客船和货船对结构强度的要求可能不尽相同，因此在分析时需要根据实际情况进行合理的选择和设置。
四、船舶结构的强度优化在船舶结构的强度分析过程中，一般会通过一系列的试验和仿真来验证结构的强度性能，并根据结果进行优化设计。
强度优化的目标是在满足强度要求的前提下，最大程度地减少结构的重量和成本，提高船舶的运载能力和经济效益。
优化设计可以通过调整结构参数、优化材料选择和改进制造工艺等途径来实现。
五、船舶结构的强度分析的应用船舶结构的强度分析在船舶领域广泛应用，可以用于新船舶的设计和建造，也可以用于现有船舶的评估和维修。
在新船舶设计过程中，通过结构的强度分析可以评估各种设计方案的可行性，并确定适当的结构参数和材料选择。
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。
第一节船舶总纵强度.
第一节 船舶总纵强度一、船舶强度基本概念1. 船舶强度：船舶结构抵抗内外力而不致破环的能力。
2. 船舶强度种类⎧⎧⎪⎪⎨⎪⎨⎪⎩⎪⎪⎩纵强度总强度横强度船舶强度扭转强度局部强度 二、船舶总纵强度1. 总纵强度概述1)船舶漂浮在水面上，受到重力和浮力的作用，就整个船体看总重力与总浮力是平衡的。
但实际上在船体长度每一段上其重力与浮力是不平衡的。
由于这种重力与浮力沿着船长方向分布不均，使船体产生了纵向弯曲。
2)船体上每一段重力与浮力的差值就是实际作用在船体上的负荷。
船体正是由于负荷的作用而产生了剪力和弯矩。
剪力最大值在距首尾约1/4船长附近；最大弯矩值则在船中附近。
3)船体纵向变形的两种形式：中拱(Hogging)船体中部上拱的弯曲状态(受正弯矩作用)。
中垂(Sagging)船体中部下垂的弯曲状态(受负弯矩作用)。
2. 总纵强度的校核1)许用切力：按“许用剪切应力、横剖面对水平中和轴的惯性矩、横剖面水平中和轴以上有效构件对中和面的静矩、计算横剖面水平中和轴处舷侧外板或纵舱壁的厚度以及波浪切力”计算的许用静水切力。
许用弯矩：按“许用弯曲应力、甲板或龙骨处的剖面模数、局部构件折减系数以及波浪弯矩”计算的许用静水弯矩。
2)校核各横剖面的静水切力和静水弯矩3)当不需要校核切力时 船中静水弯矩：1[()]2SLi i i i i i M W x P x B x '=∑⋅+∑⋅-∑⋅ (,)i i m f P x d =∑⋅分别令SM '取S M ±(船中许用静水弯矩)、0、LS M ±(空船许用静水弯矩)，绘制以载荷对船中弯矩i i P x ∑⋅为纵坐标，平均型吃水m d 为横坐标的强度曲线图。
4)经验方法(拱垂值)(1)拱垂值2F A M d d d δ+=- ，则： 当0δ>时，船舶呈中拱变形；当0δ<时，船舶呈中垂变形。
(2)纵强度校验方法 当01200bpL δ≤<，纵强度处于有利状态； 当1200800bpbp L L δ≤<，纵强度处于正常状态； 当800600bpbp L L δ≤<，纵强度处于极限状态； 当600bpL δ≥，纵强度处于危险状态。
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
船舶结构设计中的强度分析
船舶结构设计中的强度分析船舶作为海上运输的主要工具之一，其船体结构承担着极其重要的作用。
在船舶结构设计中，强度分析是必不可少的一部分。
本文将从船舶结构设计的重要性出发，展开讨论船舶强度分析的相关内容。
一、船舶结构设计的重要性船舶是在海上环境中不断航行运输的，因此其承受的载荷和受力情况都十分复杂。
而船舶结构的不合理设计会导致结构破坏、倾覆等严重后果，从而造成不可挽回的经济和人身损失。
因此，在船舶设计的过程中，必须充分考虑强度分析，以确保船体结构的安全和稳定性。
二、船舶强度分析内容船舶强度分析的具体内容包括船舶的静态强度分析、疲劳强度分析和动态强度分析。
1、静态强度分析静态强度分析是指船舶结构在静态荷载作用下所承受的载荷和受力情况进行的强度计算和分析。
静态强度分析的关键在于确定船体的最大荷载和受力位置，以及在这些位置上船体结构的强度是否足够。
2、疲劳强度分析疲劳强度分析是指船舶结构在反复荷载作用下产生的疲劳破损情况进行的强度计算和分析。
船舶经常在海上环境中长时间航行，船体结构的材料往往会因为反复荷载而发生疲劳破损。
因此，在船舶强度分析中，进行疲劳强度分析是非常必要的。
3、动态强度分析动态强度分析是指船舶结构在动态环境中承担的载荷和受力情况进行的强度计算和分析。
船舶在海上环境中会遇到许多不同的动态载荷，例如风浪、涌浪、碰撞等。
因此，在船舶强度分析中，进行动态强度分析同样非常必要。
三、船舶强度分析方法船舶强度分析方法主要分为解析法、有限元法和实验法。
1、解析法解析法是指根据船舶各部件的形状和材料性质，通过数学方程式对船舶结构的受力情况进行计算和分析。
2、有限元法有限元法是指利用计算机程序对船舶结构进行建模，然后基于有限元分析理论对结构的受力情况进行计算和分析。
3、实验法实验法是指通过试验、模型试验或者全尺寸试验等手段，对船舶结构的强度进行测试和分析。
四、结语船舶结构的强度分析是船舶设计中不可或缺的一项内容。
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。
第11章船舶强度
按船舶腐蚀程度确定允许负荷量；
舱内货物重量分布应均匀；
装载重大件货物时应加衬垫；使横跨相应骨 材。若配于二层舱或上甲板，安排在甲板下 有支柱的位置，必要时临时补加支撑；
自动舱盖上不能装货或只能装轻货；
固体散货应合理平舱；
装载重货时应限制其落底速度，局部区域承 载过重时，校核局部受力。
四、扭转强度 （Torsional strength）
（一）定义 船舶结构抵抗船体沿船长方向发生弯
曲或变形的能力。 （二）船体纵向弯曲或变形的原因
船舶所受重力和浮力沿船长方向分布 不一致造成。
（三）负荷曲线、剪力曲线和弯矩曲线
重量曲线（Weight curve）
p(x)
浮力曲线（Buoyancy curve）
b(x)
负荷曲线（Load curve）
(kN m)
（六）船舶总纵强度的校核方法
1、经验法（舱容比配货法）调整值的两种取法
Pi
Vi .ch
Vi .ch
Q
Pi Pi Pi Pi (110%)
舱别 NO.1 NO.2 NO.3 NO.4 NO.5 Total
货舱容积 3075 舱容比％ 14.58
4119 4210 5719 19.53 19.96 27.12
（四）船体剪切变形
单位长度的船体，其前后两端受到 大小相等、方向相反的切力作用，则该 段船体将出现剪切变形。
（五）船体拱垂变形
单位长度的船体，前后两端受到大 小相等，方向相反的弯矩作用，则该段 船体将发生弯曲变形。
弯曲应力的最大值出现在龙骨板或 上甲板。
1、中拱（Hogging） 船体受正弯矩作用，中部的浮力大于 重力，首尾部的浮力小于重力；船舶上甲 板受拉，船底受压，发生中部上拱的变形。
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）。
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甲板剖面模数wd和舱底板剖面模数wb
弯曲应力
wd
Ix Zd
wb
Ix Zb
Zd Zb wd wb
1、船中实际静水弯矩校核和强度曲线图
Ml—空船重量对船中所取的重量弯矩，特定船舶为一个特定值。 Mb—正浮时的浮力对船中所取的弯矩，为平均吃水的函数。 Σ|PiXi|—载荷对中弯矩，总载重量的各个组成部分对船中所取的力
矩。（9.81KN.m）
1、船中实际静水弯矩校核和强度曲线图
营运中的船舶： 甲板剖面模数每年扣除腐蚀量：0.4%--0.6% 5年以下取下限 10年以上取上限
2、强度曲线的使用
强度曲线图 如图5-5 纵坐标∑︱PiXi︱为总载重量 的各个组成部分对船中所取 的力矩的绝对值之和。 横坐标为平均型吃水。
二、船体总纵强度校核
1、船中实际静水弯矩校核和强度曲线图 （1）依据
我国《钢质海船入级与建造规范》（1989年以前版本）要求船 中处的甲板剖面模数不小于根据静水弯矩和波浪附加弯矩计算 的临界值。
Wd—船中处的甲板剖面模数，特定船舶为一个确定值。（船体 横剖面水平中和轴的面积惯性矩除以剖面内计算点到该中和轴 的距离所得的值）
1、船体受力及其分布
2．横剖面上的切力和弯矩
切力和弯矩分布曲线：如图5 -2
2．横剖面上的切力和弯矩
剪力：Shear force 在数值上，纵向各横剖面上的剪力等于该剖面首向或尾 向一侧所受重力和浮力的差值。 当剖面船尾一侧的船体所受的重力大于浮力时，剖面上 的切力为正；反之为负。 经验表明，剪力绝对值的最大值一般出现在距船舶首尾 1/4船长处。船舶首尾端和船中附近，剪力为零。
重点与难点
重点 船舶总纵强度的表示和校核方法； 船舶局部强度的表示和校核方法； 保证船舶总纵强度和局部强度的措施。
难点 船舶总纵强度的表示和校核方法； 船舶局部强度的表示和校核方法。
第五章、保证船舶强度
船体强度：Strength of ship。 船体结构在规定外力作用下具有抵抗发生极度变形和损坏的 能力。
第五章 船舶强度
教学要求
1.掌握船舶强度的概念和种类； 2.理解船舶产生纵向变形的原因、拱垂变形与弯矩的关系； 3.掌握利用纵强度曲线图、载荷弯矩许用力矩表进行船体纵强度校核
的方法以及船体纵向变形的经验校核方法； 4.了解船体布置对船体纵向受力的影响； 5.掌握改善和保证船舶纵向强度的具体做法。 6.掌握船舶局部强度的校核方法和保证船舶局部强度不受损伤的措施。 学时：4学时
3．剪切变形与弯曲变形
弯曲变形：船体受到弯矩作用使其纵向构件产生的弯曲变形。 弯曲应力：船体构件单位横剖面面积上所受到的弯矩。
3．剪切变形与弯曲变形
拱垂变形：船体发生的总纵弯曲变形。 中拱变形：Hogging 当船舶首尾部重力大于浮力而中部浮力大于重力时的船体弯曲变形。
此时甲板受拉，船底受压。 当波峰在船中时，中拱变形最大。
船体强度的分类： 总强度：纵向强度、扭转强度、横向强度 局部强度 对于营运船舶：主要考虑纵向强度和局部强度。 1. 船舶横向强度一般都满足要求，无需校核。 2. 扭转强度是针对大开口舱口船舶，如集装箱船（问：集装箱 船设置双层船壳的目的） 3. 如此总强度主要考虑纵向强度，故称总纵强度
第一节 保证船舶的总纵强度
零）。首尾端弯矩为零。
3．剪切变形与弯曲变形：
剪切变形： 船体受到切力作用使其构件产生垂向位移的变形。
a、剪切变形—微小长度的船体在切力作用下所发生的变形 b、弯曲变形—微小长度的船体在弯矩作用下所发生的变形
3．剪切变形与弯曲变形：
a、剪切变形—微小长度的船体在切力作用下所发 生的变形 b、弯曲变形—微小长度的船体在弯矩作用下所发 生的变形
一、总纵强度概述 纵向强度(Longitudinal strength of ship)
船体结构所具有的抵御因重力和浮力沿纵向分布不一致而造成 的极度变形或损坏的能力。
一、总纵强度概述
整体平衡 纵向各舱不平衡
G
G6
GR
G5
G3
B6
BR
B5
G4
BB4
B3
G1
B2
B1
7
一、总纵强度概述
1．船体受力及其分布：如图5 -1
3、船舶总纵弯曲变形的判断
根据实船吃水判断 拱垂值：δ=|dж-dm| (m)
δ的范围 δ＜Lbp/1200 δ= Lbp/1200～Lbp/800 δ= Lbp/800～Lbp/600 δ＞Lbp/600
2、强度曲线图的使用
步骤 （1）在dm处作垂直于横坐标的垂直线 （2）计算∑︱PiXi︱，作垂直于纵坐标的水平线 （3）上述垂直线与水平线相交于一点。据此判断船体变形的方 向和范围。点划线
虚线 实线 点划线和虚线之间：有利范围 虚线和实线之间：允许范围 实线之外：危险范围 点划线左上方：中拱范围 点划线右下方：中垂范围
3．剪切变形与弯曲变形
中垂变形：Sagging 当船舶中部重力大于浮力而首尾部浮力大于重力时的船体弯曲变形。
此时甲板受压，船底受拉。 当波谷在船中时，中垂变形最大。
3．剪切变形与弯曲变形
波浪中航行的弯矩变形：
当波长=船长 中拱船船中位于波峰，中拱加大 中垂船船中位于波谷，中垂加大
19
4、扭转强度Torsion strength
1）概念 2）产生扭转变形的原因 ·船体斜置于波浪：影响最大 ·船舶横摇 ·装卸货物 集装箱船和固体散货船：舱口宽大、无中间甲板，扭转强度应予以
强固（双层船壳）
5．改善船体ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ度的策略
1）船舶设计建造方面：合理选择结构材料、尺寸和布局。 2）货物积载方面：保证货物及其它载重沿纵向分布的合理性。
2．横剖面上的切力和弯矩
弯矩：Bending moment。 重力对剖面所取的力矩大于浮力对剖面所取的力矩，M（x）为
（+）；反之M（x）为（-）。 当首尾部重力大于浮力而中部浮力大于重力时，所出现的弯曲变形
称为中拱。此时对应的弯矩曲线为正。反之为负。 弯矩绝对值的最大值一般出现在船中处。（此时对应点的剪力为