船体总纵强度计算
船舶总纵强度计算方法
剖面对水平中和轴的惯性矩为：
I
2
C2A
B2
2C
A
任意构件距中和轴的距离为： Zi Zi
构件中的总纵弯曲应力为：
i
M I
Z i
.
230620/6/6
总纵强度计算
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230720/6/6
总纵强度计算
.
230820/6/6
总纵强度计算
中和轴：
位置：
*中和轴
➢通过剖面几何形心且平行于基平面的轴线。 ➢是船体梁在弯曲过程中各个剖面转动的轴线, 特点：中和轴处不承受压/拉应力。
Mzy
Iz
在求得船体的总纵弯曲力矩和剪力之后，就可计算船体的总 纵弯曲应力和剪应力，以便进行强度校核。
试验表明：在一定条件下（剖面内没有构件 丧失稳性），用实心梁弯曲理论对船体梁 进行强度计算所得的结果与实际测量结果 基本相符，或极近似。
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.
20
总纵强度计算
因此为了应用梁的弯曲应力公式来计算船体总纵弯曲应力，就 必须对空心薄壁的船体梁作一个假设——等值梁假设，即假定 船体是一根等值梁。
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总纵强度计算
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总纵强度计算
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总纵强度计算
概述
在求得船体的总纵弯曲和剪力之后，我们就可以计算船 体的弯曲正应力，进行强度校核。
M z I
max =
M max Wmin
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5
实验现象： ✓1、变形前互相平行的纵向直线、
F
F
变形后变成弧线，且凹边纤维缩
zds
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】。
甲板船总纵强度计算的两种方法对比
近 年来 随着 国 内航 运 业 的快 速发 展 ， 内航 国 道 、 口及 码 头 因改建 、 港 扩建 ， 需要 设 计 和 建造 用 于运输 石头 、 黄沙 等 的大 型 甲板运 输 船 。多数 此 类 型 的 甲板 船 的 主尺 度 比超 出规 范要 求 ， 要 对 需 其 波浪 载荷 进 行 直 接 计 算 。 目前 ， 浪 载荷 作 为 波 船 舶载 荷 中最重 要 的载 荷 ， 多 学 者 都 对其 展 开 许 了相关 研究 ， 算方 法也 由二 维 切 片 法 完 善 到 了 计 工 程实 用 的三维 非 线 性 算 法 等 ¨ ， 于 这些 算 法 Ｊ基
１ ３ 等效 设计 波 的确定 ．
将船体置于一个确定 的规则波在其所上计算
９ ９
第 ６期
船
海
工
程
第４ ０卷
结 构应力 。此 规则 波在其 所具 有 的波长 、 相位 、 波 高情 况 下产生 的结 构 响应 相 当于长 期预 报值 。利
由于结 构受 到 的载 荷 大多 是 非 平衡 的 ， 体 本～２５ｒｄ ｓ
１ ２ 模型 建 立及计 算结 果 ．
根据船舶表面型线 、 质量分布建立水动力模 型 ， 水动力分 析模型包括质量模 型、 边界面单元模型 。
边界 面单 元模 型 即 Ｐ ｎ ｌ ｏ ｌ， 图 １ ａｅＭ ｄｅ 见 。
质量 单元模 型 （ 图 ２ ， Ｍａｓ ｄｅ 用 于 见 ）即 ｓＭｏｌ，
甲板 船 总 纵 强 度 计 算 的两 种 方 法对 比
陈 威 ， 晓彬 ， 双喜 李 徐
（ 武汉理工 大学 交通 学院， 武汉 ４ ０ ６ ） ３０ ３
摘
要： 分别运用水动力计算结合全船有 限元 方法 以及 薄壁 梁理论计算 ８ 甲板船 的总纵强度 。结果 ９ｍ
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。
船舶强度与设计名词解释
船舶强度与设计名词解释引起船体梁总纵弯曲的外力计算总纵弯曲：船体梁在外力的作用下沿其纵向铅垂面内所发生的弯曲总纵强度：船体梁抵抗总纵弯曲的能力波浪剪力：完全是由波浪产生的附加浮力引起的附加剪力重量曲线：船舶在某一计算状态下，描述船体重量沿船长分布的曲线不变重量：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变动重量：即装载重量，包括货物、燃油、淡水、旅客压载等各项可变重量总体性重量：即沿船体梁全长分布的重量，包括主体结构、油漆、索具等局部性重量：沿船长某一区段分布的重量，包括货物、燃油、机电设备等浮力曲线：船舶在某一装载时，描述浮力沿船长分布状况的曲线载荷曲线：引起船体梁总纵弯曲的载荷沿船长分布状况的曲线静水剪力曲线：船体梁在静水中所受到的剪力沿船长分布状况的曲线计算状态：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波浪要素：包括波形、波长与波高坦谷波：波峰陡峭、波谷平坦，波浪轴线上下的剖面积不相等的波史密斯修正：考虑波浪动力压力影响对浮力曲线所做的修正总纵弯矩：船舶在同一计算状态下，静水弯矩和静波浪弯矩的代数和重量的分布原则:遵循静力等效原则。
保持重量的大小不变；保持重量的重心的纵向坐标不变；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重量曲线绘制的方法与原理？梯形法：船舶往往中部丰满，两端尖瘦，可以将平行中体部分用均匀的重量分布，两端部分用两个梯形分布，根据重量分布原则确定梯形要素围长法：假设船体结构单位长度的重量与该横剖面围长（包括甲板）成比例。
该方法适用于船舶主体结构重量的分布库尔求莫夫法：用特定的阶梯型分布曲线来表示船体重量的分布装载曲线、剪力曲线、弯矩曲线的特征:首尾端点处的剪力和弯矩为零，亦即剪力和弯矩曲线在端点处封闭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，而在离首尾约船长的1/4 处具有最大正值或负值弯矩曲线在两端的斜率为零，最大弯矩一般在船中0.4倍船长范围内载荷曲线特点：与坐标轴之间所围面积之和等于零；该面积对纵轴上任一点惯性矩为零。
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
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。
3000DWT甲板货船总纵强度计算分析
方法可为 同类型船舶总纵强度校核提供参考 。
关键 词 ： 甲板 运 输 船 ；总 纵 强 度 ；波 浪 载 荷 ；规 范
中 图分 类号 ：Ｕ ６ ６ １ ． ４
引 言
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１ ０ ０ ６ － ７ ９ ７ ３（ ２ ０ １ ３ ）１ １ － ０ ０ ２ ８ — ０ ２
２ ． 总 纵 强 度 计 算 结 果
总 纵 弯 曲应 力 和 剪 切应 力 计 算 结 果 如 表 １ 、表 ２和表 ３
所示 。
表 １ 总 纵 弯 曲应 力计 算 结 果
四 、结 论 与分 析
（ １ ）波 浪 垂 向弯 矩 的 最 大值 位 于 船 中处 ， 波 浪 垂 向剪 力 的最 大 值 位 于 离 艏 艉 １ ／ ４船 长 处 ； （ ２ ） 通 过 计 算 分 析 表 明 ，３ ， ０ ０ ０ ＤＷ Ｔ 甲板 货 船 总 纵 强
沿 船 长 的 垂 向波 浪 弯 矩 和 垂 向波 浪 剪 力 分 布值 。
２ ． 计 算模 型
３ ， Ｏ ０ ０ ＤＷ Ｔ级 甲板 货 船 总 长 ９ ７ ｍ ，型 宽 １ ５ ． ８ ｍ ，型 深
图 ３ 垂 向波 浪 弯 矩 沿 船 长 分 布
４ ． ５ ｍ，货舱 区域上甲板 、底边 舱和 双层底为纵骨架式 ，其他
第１ ３卷 第 １ １ 期
２ ０１ ３笠
中 国
水
运
Ｖｏｌ １ ３
Ｎｏ． １ １
１ １月
Ｃ ｈ ｉ ｎａ Ｗａ ｔｅｒ Ｔｒ ａ ｎｓ ｐ ｏｒ ｔ
Ｎｏｖ ｅ ｍｂ ｅｒ
２ Ｏ１ ３
３ ０ ０ ０ Ｄ Ｗ Ｔ甲板货船总纵强度计算分析
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。
工程船总纵强度直接计算
ｌ ｏｏ ｏ Ｏ ｏ
／
尸 厂
＼
＼ Ｉ ＼
～
５ ｏ ｏ ｏ ｏ
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： ／
．・ ・・ ・ ・・ ． ． 、
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２０
１ Ｏ
站 号
在 各种 装 载工 况下 ，沿 船 体梁各 剖面 处 的设计 静 水 切力应 满 足下述 条件 ：
４ 科技与管理
２ １／ ０ １１
船 舶设计
以修 正 。
在 ｃｍ ａ ｓ中输 入剖面 模 型及重 量分 布 ，计算 ｏｐ ｓ １ 种 装载 工况 下 的静水 剪力 和弯 矩分布 。 得 出包 ２ 并
络 线 ，见 图 １ ： ～２
本船 根据 船体 、轮 机和 电气 统计 出的各项 重量
５Ｏｏｏ ｏ０
静水 弯矩 实 际值 与 许用 值 比较
４ ００ ５ ００
Ｉ Ｍ实际包络线 ＋ ｓ
＋ Ｍ 许 用 ｓ（ ）
４ ００ ０ ００
３５００ ０ｏ
，－
一 ／
．
３０ ０ ０ ００
２５００ ｏｏ
，＇１． ， － ＿ ．
ｌ ＼ ＼
・
厂
Ｚ
３ ０ ００ ００
式 中 ： — — 波浪 圆频 率 ，ｒｄ／Ｓ ａ ；
， ’
计 算 方 法 及 其 假 定 有 关 波 浪 载 荷 的计 算 基 于
下述假 定 ：
， — —
（ ）波 浪载 荷 可用二 维 ｓ 、Ｆ线性 理 论或 １ 、Ｔ
三 维线 性 理论进 行计 算 。
—
有义 波高 ， — — 波浪 跨零 周期 ，ｓ ｃ ｓ ｍ； ；￣ ｏ
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.
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 。
基于TRIBON平台及数据库技术的船体总纵强度计算
Ｔ ＩＯ ＲＢ Ｎ软件平台数据提取技术 、 Ｂ Ｖ Ａ技术和 Ａ Ｏ Ｄ 数 据对 象技 术 ， Ｔ ＩＯ 电子船 型结 构 数据 进 行 将 ＲＢ Ｎ 筛选 、 数据库化处理 ， 最后完成总纵强度弯曲应力程 序 计算 ， 出计 算 结 果 。Ｔ ＩＯ 数 据 提 取 实 现 船 输 ＲＢ Ｎ 体剖面结构数据直接输入 ， 提高了船体 总纵强度弯 曲应力计算效率 ， 具有一定工程应用价值 ３ ．。 Ｊ
ｒ Ｆ ｌ （ Ｓａｔ ｇ ） 待识别数据对象字符。 ｓ ｉｄ ” ｃｎｉ ” ： ．ｅｓ ｌ ｎ
４ Ｔ ＢｏＮ 提 取 数 据 数 据 库 化 处 理 砒
Ｔ ＩＯ ＲＢ Ｎ平 台提 取数 据需 要 导 人 数据 库 才 能 进 行主船体 总纵 强度 校核计 算 ， Ｄ Ａ Ｏ—Ａ ｔｅ ａ ｃｖＸ Ｄ ｔ ｉ ａ Ｏ ｊｃ 数 据对象 技 术 能 实 现 ｃｖｅｃｌ 式 船 体 剖 ｂｅｔ ｓ ｓ／ ｘｅ 格 面数据 库化 处理 。
标、 纵骨型号、 构件剖面积、 自身惯性矩等数据 。这
些 数据 不仅需 要 逐项 输 入 ， 而且 还 需 要进 行 一 些 必
短设计周期是现代船舶设计的一项重要任务 。 数据库技术是现代信息科学与技术的重要组成 部分 ， 是计算机数 据处理与信息管 理系统 的核 心。 数据库技术研究和解决了计算机信息处理过程中大
—
１ 船体 总 纵 强 度 校核 计 算原 理
收 稿 日期 ：０ １— １—１ ２１ ０ ８
Ｆｃ ｒ ｅｉｉｏ ， 图 ３所 示 。 ａｔ ｆ ｔ ｎ如 ｏ ｄ ｎｉ
（） ５ 生成 ｃｖｅｃｌ 式船体 剖面信息数据 表 ｓ ｘｅ 格 ／
格。
作者简 介 ： 高宝坤 （９ ３一） 男 ， １８ ， 硕士研 究生 ， 究方 向为船 舶与海 研
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。