船体总纵强度
船舶总纵强度计算中剪力弯矩的几个概念
说明：这篇帖子是作为解答一位船友的疑惑而撰写的，希望看到这篇帖子的朋友，能了解一些东西，能学到一些东西，也欢迎大家交流。
这篇帖子，是对原来的文章的补充和进一步说明，涉及的方面有：①，概念：包络值、许用值、能力值；②，船舶总纵强度计算设计的流程。
①，概念先来说说概念吧。
对于包络值、许用值、能力值几个概念，结合我的理解做以下解释：<一>总纵强度校核都是针对于静水工况而言的，计算和比较的是静水条件下的船体梁强度。
<二>总体的要求是：在任何剖面: 任意装载工况下的剪力弯矩值<= 包络线确定的剪力弯矩值<= 设计值确定的剪力弯矩值<= 能力值确定的剪力弯矩值<三>总纵强度计算的目的，有两个：1，设计船体剖面：即，结合装载工况，船体重量分布，计算出船体在静水中的浮态，然后积分船体梁受到的载荷，得到各个剖面沿着船长分布的剪力弯矩。
所有的载荷工况下的剪力弯矩就能确定剪力弯矩的包络线。
这个就是所述包络值的概念，在船舶设计的前期进行；由于包络线是前期初步计算的结果，在实际的建造过程中，船体的重量分布可能会出现偏差，这就引出了剪力弯矩的设计值，即CCS软件中的剪力弯矩的许用值，这个值就是设计者用于设计各个船体剖面结构的剪力和弯矩的大小，基于包络线考虑了一定的设计裕度。
得到剪力弯矩的设计值之后，叠加上相关船舶规范上规定的波浪附加弯矩和剪力【当然，波浪附加弯矩和剪力也可以通过计算确定】设计者就能设计船体剖面了。
即，要求设计的剖面所能承受的剪力弯矩不能小于（剪力弯矩的设计值加上波浪附加剪力弯矩）。
流程图为：船体重量分布+ 载荷工况+ 船体线型------------> 剪力弯矩包络线------ [设计裕度] ------> 剪力弯矩设计值剪力弯矩设计值------ [叠加波浪附加弯矩和剪力] ------> 进行船体剖面的设计2，校核船体剖面强度：校核船体剖面强度是船体剖面设计好之后的工作，在剖面设计过程中，考虑到船舶相关规范和载荷对船体结构的要求，设计的船体梁剖面所能承载的剪力和弯矩往往大于（设计值加附加值）的要求，计算各个船体梁剖面的剖面特性，能够得到该剖面处的剪力弯矩承载能力，但是这个剪力弯矩不是CCS软件中所谓的能力值，(⊙o⊙)…因为前面已经说过了（<一>总纵强度校核都是针对于静水工况而言的……），船体梁剪力弯矩的能力值大小等于实际船体剖面处的剪力弯矩承载能力减去相关船舶规范规定的波浪附加弯矩和剪力【当然，波浪附加弯矩和剪力也可以通过计算确定】。
船体结构与强度设计总结新
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大概浮现的各种载荷和（或）载荷效应，同时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纳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、把船体当做一根漂移的空心薄壁梁（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，按其对结构的阻碍可分为：总体性载荷、局部性载荷。
按载荷随时刻变化的性质可分为：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，是指在特别短的时刻内猛然作用的载荷，例如砰击。
8、结构设计的基本任务是：抉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时期，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。
然而，减小结构尺寸、降低结构重量，往往会增加建筑工作量，从而增加制造成本同时还会引起维护保养费用的增加。
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。
船舶总纵极限强度可靠性分析
收 稿 日期 ： ０ ０ １ — ８ ２ １ — ０ ０ ；修 回 日期 ： ０ １ ０ — ２ ２ １ — ９ ２
作 者 简 介 ： 树 煌 （９ ６ ） 男 ， 士 研 究 生 ， 究 方 向 为船 舶 与 海 洋 结 构 物 设 计 及 可 靠 性 分 析 。 黄 １８ 一 ， 硕 研
将 非正 态 变 量 转 换 为 等 效 正 态 分 布 变 量 时， 按下 式进 行转 换 ：
．
根据 大 量研究 ， 波浪 弯矩 艏 的长 期 分 布 可 以
采用 Ｗｅｂ ｌ分 布 ， ｉｕ１ 其概 率 分布 函数 为 ：
Ｆ
＋
＝
一
。［ Ｆ（ ） ， ］ （） ８
ｒ ｌａ ｉｉｙ ａ ａｙ ｉ ｆｏ ｅ ａ ｌｌ ｎ ｉｕ ｉ ａ ｔｅ ｇ ｈ ｏ ｕｌ． ａ ｔ ｒ ｌａ ｌｔ ｖ ｌ ｔｏ ｆｏ ｅ ａｌｌ ｎ ｉｕ ｉ ｌ ｅ ｉｂ ｌｔ ｎ ｌ ｓｓｏ ｖ ｒ ｌ ｏ ｇｔ ｄ ｎ ｌｓｒ ｎ ｔ ｆｈ １ Ａｔｌ ｓ ， ｅｉｂｉ ｙ ｅ ａｕａｉ ｎ ｏ ｖ ｒ ｌ ｏ ｇｔ ｄ ｎａ ｉ
确 定量 ， 丽各 构件 至 中和轴 的距 离为 ＝ ： 一ｅ 从 ； 。
ＭＮ ｔ３； １ Ｍ 为垂 向波 浪弯 矩 ， ＇ １ ＭＮ－ ｍ。
２ 各 随 机 变量 的概 率 分布 及 特 征
２ ｌ 船 舶 总 纵 强 度 计 算 载 荷 的 统 计 分 析 模 型 。
由 以上 各式 推 断 出坐标 为 的断 面模 数 的数
Ａｂｓｒ ｃ ： Ａｓｔ ｅ ｈ ｌ ｉｄ ｒｌｎｇｔ ｄ ｎ ｌｂ ｎ ｉ ｇ ｆ ｉ ｅ ｉ ｈ ｏ ｔｓ ｖ ｒ ａ ａ ｅ ｅ ｅ ｔ ， ｃ ｏ ｄ ｎ ｔ ａ ｔ ｈ ｕ ｌｇ ｒ ｅ ｏ ｉｕ ｉ ａ ｅ ｄ ｎ ａｌ ｓｔ ｅ ｍ ｓ ｅ ｅ ｅ ｄ ｍ ｇ ｖ ｎ ｓ ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｕｒ
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.
船舶总纵强度的校核.
船舶总纵强度的校核摘要:充分考虑到船舶营运中的腐蚀对船舶的影响,从船舶防腐措施及航行状态等方面分析了利用船舶年平均腐蚀率估算其强度的不确定性.根据实船测试确定“育龙”号船的腐蚀率并对该船的船中剖面模数及船舶“压载出港”、“压载到港”两种营运状态允许承受的最大静水弯矩进行校核.根据计算结果提出并采取良好的改进措施.研究结论对充分考虑腐蚀对船体强度的影响,确保航行安全具有实际意义.关键词:船舶总纵强度;腐蚀率;剖面模数;静水弯矩船舶结构设计是按照船舶有关规范严格进行的,提供的总纵强度计算书是以新建造的船舶为对象,对新船船体结构抵御总纵弯曲、总纵剪力和总纵扭转能力的全面校核.随着船舶服役期的增加,船体由于腐蚀、疲劳损伤等作用,其抵抗外力所致破坏性变形的能力也随之下降.船体强度是否符合规范要求,是否存在不可忽视的不安全因素,是摆在航海人员面前的重要课题.对于长期营运老旧船舶,特别是设计时船体中剖面模数的余富量较小的船舶,由于腐蚀的累积性损伤,会导致船舶剖面模数的减小和船体强度的降低.如何考虑这些因素的影响,严格保证船舶的安全性将具有极其重要的意义.1 腐蚀对船舶强度的影响腐蚀是一种时变的累积型损伤,虽然短时间内的损伤并不显著,但积累到一定程度对船体结构的影响将会大大加强.海上航行的船舶长期处在较为严重的腐蚀环境中,腐蚀严重削弱了船体结构的疲劳强度.[1]通过对船舶大量腐蚀损伤的研究,发现较薄的加筋腹板处腐蚀损伤最为严重, 并容易导致进一步破坏,这在腐蚀环境较强而又没有保护时更为危险. 1船舶腐蚀率的估算随着船舶营运时间的增长,上述船体纵向连续构件因被腐蚀而不断减小其几何尺度,从而使剖面模数相应减小,危及船体总纵弯曲强度.考虑到远洋船腐蚀情况,最直接的方式就是设定结构的年腐蚀率,通常每年因腐蚀降低的百分数Δω/ ω为0.4%~0.6%.对于万吨级远洋船,上海运输科研所推荐甲板为0.6%,船底为0.7%,由此可计算出船舶营运n年后的船中剖面模数为: 船底剖面模数 Wd=Wd新(1 -nΔω/ωd) 甲板剖面模数 Wj=Wj新(1 -nΔω/ωj) 现在的规范已要求对扣除正常服役期间腐蚀量后的船体结构强度进行校核.中国船级社颁布的《钢质海船入级与建造规范》(以下简称《规范》)也对结构的防腐提出了要求.不仅提出了防护措施,在船体结构设计时也规定了腐蚀余量. Paik经过大量实船调查,给出估算公式并认为对于新造船舶由于防腐涂料的使用可从5年后考虑腐蚀对船舶的影响.船舶腐蚀率的确定随着船舶投入营运,船舶结构的腐蚀是不可避免的.船体结构受腐蚀的程度与位置、防护方式有很大关系.显然,利用船舶年平均腐蚀率是不准确的,因为不同船舶的强度校核必须考虑船舶的防腐措施的优劣、营运时的航行条件、船舶的具体位置、海事事故等诸多不确定的因素的影响.因此船舶腐蚀率的确定以实船的测试为主.通过对营运船舶的定期检验,评价船舶防腐措施的有效性, 分析船舶实测的结果,建立船舶腐蚀率随年限的变化关系,以达到对船舶腐蚀率的长期预测.因此如何利用实测数据准确考虑年腐蚀量,对船体总纵强度的安全水平进行合理的评价将是十分必要的.。
船舶结构与强度第二版答案
船舶结构与强度第二版答案一、判断题(每题2分，共10分)1、船体梁的最大剪力发生在船中剖面处。
(x)2、船体梁上浮力曲线与纵向坐标轴所围的面积等于作用在船体上的浮力，该面积的形心为船体浮心。
(√)3、第二次及更高次总纵弯曲近似计算中在不同弯曲状态下构件的折减系数是相同的。
(x)4、计算槽型舱壁的槽形体的弯曲时，可将其作为弹性固定的单跨梁或连续梁。
(√)5、为了防止应力集中，甲板上应避免采用长边沿船长方向布置的开孔。
(x)二、概念题(每题3分，共12分)1、重量分布曲线船舶在某一计算(装载)状态下，表示船长方向单位长度上重量大小的曲线。
2、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。
3、船体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(在受拉伸时)或构件的临界应力(在受压缩时)的总纵弯曲力矩。
4、应力集中间断构件在其剖面形状与尺寸突变处的应力，在局部范围内产生急剧增大的现象。
三、简答题(每题8分，共48分)1、简述船体总纵强度计算中剪力和弯矩的计算步骤。
答:(1)计算重量分布曲线p(x);(2)计算静水浮力曲线b(x);(3)计算静水剪力及弯矩:N,(x)=∫ [p(x)-b,(x)]dx’ M,(x)=∫N,(x)dx ;(4 )计算静波浪剪力及弯矩: N…(x) =∫ [-Δb(x)]dx ，M(x)=[N(x)dx;(5)计算总纵剪力和弯矩:N(x)=N,(x)+N_(x)，M(x)=M,(x)+M…(x)。
2、简述计算重量分布曲线时采用的静力等效原则。
答:重量的分配原则:重量不变，重心不变，范围不变，站距均布。
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。
或:(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干该项实际重量:(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形心纵坐标与该项重量的重心纵坐标相等。
船舶强度核算—校核船舶纵向强度
1.利用船舶实际静水弯矩计算进行强度校核
（1）当︱Ms’︱＜＝Ms时，纵向强度不受损伤； 当︱Ms’︱＞Ms时，纵向强度不受损伤。
（2）当Ms’ ＞0 时，船舶呈中拱状态； 当Ms’ ＜0 时，船舶呈中垂状态。
2.利用强度曲线及参数表进行纵向强度校核
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。
5.改善船体强度的策略
• 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. 保证船舶总纵强度满足要求的措施
1）用经验方法控制船体的总纵变形： • 方法：
按舱容比分配各货舱的货物的重量。 • 各货舱装货重量的计算公式：
Pi
Vchi Q 调整值 Vch （t）
• 调整值约为10Pi %
2. 保证船舶总纵强度满足要求的措施
• 2）在安排货物重量沿船舶纵向分布时，还应考虑的因素： （1）货物装卸过程中 （2）中途港装卸货物后 （3）油水分布及使用 （4）合理压载、波浪中航行方法等
海上货物运输
船舶总体布置对总纵弯曲变形的影响
目录
01 船舶主机布置的影响 02 保证船舶总纵强度满足要求的措施
1.船舶主机布置的影响
1）中机船 • 特点：重载：中拱变形较大 压载：轻微中拱或中垂 • 措施：货物：中区多装，中途少卸 油水：装时先中部，后首尾；用时相反 深舱：尽量不空
1.船舶主机布置的影响
2）尾机船
• 特点： 重载：大型船有中垂；普通船有轻微中拱或中垂 压载： 中拱变形较大
• 措施： 压载：中区为主，不单独使用首尾。 油水：装时先中部，后首尾；用时相反。 深舱：中部压载。
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。
总纵强度名词解释
总纵强度名词解释
嘿，朋友！今天咱来唠唠“总纵强度”这个玩意儿。
你想想看啊，就好比一个人要去挑重担子，他得有足够的力气吧，这总纵强度就像是船的“力气”。
船在大海上航行，那可不是闹着玩的呀！各种风浪、水流都在使劲儿地折腾它。
这时候，总纵强度就变得超级重要啦！它是指船体结构抵抗总纵弯曲，不发生变形或破坏的能力。
比如说吧，一艘大船在波涛汹涌的海面上前行，那海浪一个劲儿地拍打过来。
如果这船的总纵强度不行，那会咋样？哎呀呀，那不就跟纸糊的似的，一下子就被弄破啦，这多吓人啊！但要是总纵强度杠杠的，那就能稳稳地航行，啥风浪都不怕，是不是？
咱再打个比方，总纵强度就像是房子的根基。
根基不牢，房子能稳吗？肯定不行啊！同理，船要是没有足够的总纵强度，那在海上可就危险咯！
你知道吗，为了保证船有足够的总纵强度，造船的师傅们可得下大功夫呢！他们要精心设计船体的结构，选用合适的材料，每一个细节都不能马虎。
这就好像是在给船打造一副坚不可摧的“铠甲”。
在实际中，工程师们会通过各种计算和测试来确定船的总纵强度是否达标。
这可不是随便搞搞就行的，那得非常严谨呢！要是有一点儿差错，后果可不堪设想啊。
所以啊，总纵强度可真不是个小事情，它关系到船的安全，关系到船员们的生命呢！它就像是船的守护神，默默地守护着船在大海上的每一次航行。
总之，总纵强度真的超级重要，咱可不能小瞧它呀！。
船体结构总纵极限强度的简化逐步破坏分析
时产生的最大弯矩和最大挠度 ; Δ是梁柱的初偏心 (对于焊接板 ,其最大容许值是 a/ 750 , a 为板格的
长度)
;
yf
是截面形心轴到加强筋翼缘厚度中心的距离
;φ
为由轴向压应力σ u
f
引起的放大因子
,φ =
1/
(
1
-
σ u
f
/σE)
,
σ E
为梁柱的失稳应力
:σE
π2 EI = Aa2
。当总应力σ s
n
∑ M =
σ xi
·A e i ·yi
( 3)
i=1
其中 Ae i 是第 i 单元的有效截面积 ,拉伸时取全面积 , n 是总单元数 ; ( 7) 将当前曲率计算的总体弯矩与前一次的弯矩值比较 , 判断是否达到极限弯矩值 ; 如果弯矩 -
曲率关系曲线的斜率为零或为负值 , 则结束计算 , 得到极限弯矩 Mu ; 否则 , 返回到第 (4) 步 , 按初始曲
应变关系确定当前的应力σ i
;
( 5)
建立整体截面的力平衡方程
,更新
yi
、σ i
、ε i
,从而确定当前中和轴的位置 ,计算时需要作一些
迭代 。中和轴方向的改变可以由总拉力和总压力的差值计算 ,满足下式 ,迭代即完成 :
压力 - 拉力 压力
≤ 0. 001
( 2)Biblioteka (6) 叠加所有单元对瞬时中和轴的弯矩得到当前应变下船舯截面的总弯矩 :
( 18)
由 ( 18) 式解出 RIII :
RIII
=
ζ 2
±
ζ2 4+
1-μ ( 1 +ηp )λ2
( 19)
基于船体结构总纵极限强度的可靠性分析
－ － ｓ０ ， ） 很不规则 ， 因此在通常情况下 ， 采用第三水平法评估
船体结构可靠性是 比较困难的。第二水平法 ｛ 又叫近似概率法） 是通过一些假设和近似来避开直接积 分带来的困难 ， 同时能满足工程应用需要的精度。例如 ， 当各随机变量为独立正态分布且极限状态函 数 为各随机变量的线性组合时， 可以直接 由标准正态分布函数表查得失效概率 。 如果各随机变量是相 关的， 且为非正态分布变量 ， 则需作某些转换 （ Ｒ ｃ，ａ Ｆ ｓｅ ０ 如 ａｋｄ — ｉｓ ｒ 转换 、ｏ ｎｌｔ －ｔ ｅ ｌ ￣ Ｒ ｓ ｂ ｔ转换 ） ｅ ａ 将其转化 为一组独立正态分布变量。虽然第二水平法计算比较容易 ， 但在实际应用中仍有其局限性 ， 因为设计
人 员在设 计过 程 中需要 确定某 些变 量 （ 如材 料 的屈服强 度 ， 载荷 等 ） 的安 全 系数 ， 这仪 由第二 水平 法是 难 以达 到的 ， 于是 又引 入了第一 水平 法 ｆ 又称 半概 率法 ） 。
除了上面三种可靠性水平计算方法以外 ， 还可以应用蒙特卡洛数值模拟方法 。 蒙特卡洛方法模拟 的随机变量一般都有 已知的概率分布 ｆ 或假定服从某种分布） 并用统计抽样技术产生服从该概率分 ， 布的随机变量值 ， 由这些抽样值便可以得到问题的解。一般情况下 ， 用蒙特卡洛方法计算 的结果随抽 样数的增加而趋于精确 。早期发展的蒙特卡洛法是通过直接产生随机数的办法获得总的 Ｎ次抽样中 的失效次数 ｎ并用 ｎ Ｎ表示结构的失效概率。 ， ／ 由于结构的失效概率一般都很小 ， 因此用直接蒙特卡洛 法计算耗费机时非常之大 ， 以至于难以应用。为解决这个问题 ， 后来又发展 丁各种方差减缩技术 ， 如 条件期望方差减缩技术和对偶变数方差减缩技术等 。
必 要 的
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
总的来说，波浪弯矩主要取决于 船体水线面形状、横剖面形状、重 量矩(即艏艉段的分布重量对中剖面 的一次矩)、惯性半径以及波浪参数。
6
总纵强度校核
1) 总弯矩Mt=Ms+Mw Ms---静水弯矩 Mw---波浪诱导弯矩 2) 许用应力[σ] 规范规定：普通强度钢[σ]=175N/mm2 中高强度钢[σ]=175N/mm2 ×f1(f1—材料系数，见下表)
4) 四艘FPSO的静水弯矩和波浪弯矩
项 目 静水弯矩 Ms (106kNm) 规范值 计算值 实际取值 波浪弯矩 Mw (106kNm) 规范值 计算值 实际取值 “文昌” ≌3.0 <4.2 4.2 ≌5.0 ≌6.0 6.0 “番禺” “秦皇岛”“曹妃甸” ≌3.0 <5.0 5.0 ≌5.0 ≌6.87 6.6 ≌4.3 5.1 --≌7.4 ----≌3.7 7.1 7.1 ≌6.2 3.151 3.151
2
静水弯矩和剪力计算
静水弯矩和剪力可 以通过流体静力计算求得。 大致过程如下： 1）建立重力曲线 2）建立浮力曲线 3）建立荷载曲线 4）建立剪力曲线 5）建立弯矩曲线
静水弯矩计算步骤示意图
3
波浪弯矩
谱分析法就是把不规则波分解为许许多多波高不同、周期不同的规则 波(成分波), 分别求解船对每个（构成不规则波的）成分波的响应，然后将 这些响应线性叠加, 得出对不规则波的总响应。 可见谱分析的实质是把难以求解的不规则波响应问题转化为分别求解 对每个规则波的响应问题。 船在不规则波浪中的诱导弯矩与船在不规则波浪中的运动一样，也是 波高的线性函数。求弯矩与求解运动的作法大体上是相同的。除了建立 FPSO计算机模型外，尚须履行下列步骤： ---选择适合作业海区的波谱并将其转换成遭遇谱Ss(We) ---求出频率响应函数 =2mwρgL2B, 即单位波幅的规则波产生的诱导 2 弯矩。而响应幅算子RAO是频率响应函数的平方，即RAO= ( M ) l
影响总纵强度的主要因素
1）静水弯矩 影响静水弯矩的主要因素如下：
船体线型 货油舱位于船中
2）波浪弯矩 影响波浪弯矩的主要因素如下：
船体主尺度、尺度比和船型系数 重量沿船长的分布 波谱型式 波向
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
正是上述两个因素决定了 FPSO满载时中垂弯矩远大于常规 运输油轮。 解决这个问题的有效途经是增 大船体中部的压载舱和减小货油 舱；减小艏、艉尖舱的浮力，优 化船体艏艉部分的线型，降低中 垂弯矩。
w
Mw la
---弯矩响应谱密度SR(We)=RAO(We)×Sζ (We) ---通过辛普生积分求出弯矩响应谱曲线下的面积m 。
a
波浪弯矩
波浪弯矩计算---从波谱→遭遇谱到波浪弯矩响应谱计算过程示意图：
(a) 遭遇波谱
(b) 响应幅算子
(c)波浪弯矩响应谱
根据相关统计理论求出波浪弯矩 1/3、1/10 、1/100 、1/1000 最大值。 除了通过计算求解RAO外，也可以通过水池模型试验求出RAO，然后 将其与波谱联系起来，求出波浪诱导弯矩。
钢材等级 f1 普强钢24 1.0 高强钢27 1.08 高强钢32 1.28 高强钢36 1.39 高强钢40 1.43
3) 剖面模数（section modulus）计算 按船体舯剖面图给出的甲板、船底和舷侧以及纵舱壁板厚、纵向骨材 的规格尺寸计算剖面模量, 并应满足： W>W t/[σ]
总纵强度校核
船体总纵强度
基本概念
在研究船体总纵强度时，通常把船体视为一变截面空心梁，沿船长方向作用 着非均匀分布的重力和浮力以及流体扰动力。 由于重力和浮力分布不均匀而产生静力荷载、静水剪力和弯矩。船体依靠水 的浮力漂浮在水面上，它的基础是水，水是船体梁的弹性基础。计算时，假设船 体静止在静水中或波浪上。与具有刚性基础的普通梁不同，不能用一个简单的公 式或微分方程式求解其弯矩和剪力，而需要进行比较繁琐的表格积分。 众所周知，船在不规则海浪中的总响应是各成分波响应的总和。海浪中的弯 矩和运动一样是波高的线性函数。不规则波中的动力弯矩也是各成分波产生的动 力弯矩的总和。 单位波幅的波浪弯矩： Mw/ζa= 2mwρgL2B RAO = (Mw/ζa)2 式中 mw = A1Cw+A2L/T+A3Kyy/L+A4L/B+A5V/L1/2+A6 船体总纵强度分析的主要工作是求解静水弯矩和剪力、波浪弯矩和剪力和船 体横截面特性。